近日，深圳大學材料學院楊楚羅教授團隊在Nature Photonics（《自然·光子學》）上發(fā)表題為“Efficient selenium-integrated TADF OLEDs with reduced roll-off”（基于含硒熱活化延遲熒光材料的OLEDs）的研究論文。該研究工作揭示了重原子效應(yīng)與多重共振熱活化延遲熒光（TADF）性能之間的構(gòu)效關(guān)系。硒嵌入的多重共振熱活化延遲熒光材料可以實現(xiàn)高性能有機發(fā)光二極管（OLED）器件。該策略有效解決了多重共振型TADF器件在高發(fā)光亮度下，發(fā)光效率嚴重降低的瓶頸問題，在高清顯示產(chǎn)業(yè)上具有應(yīng)用前景。
該項研究由深圳大學獨立完成。深圳大學材料學院特聘教授楊楚羅為通訊作者，深圳大學材料學院博士后胡宇軒和助理教授繆景生為本研究工作的共同第一作者。
OLED技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于中小尺寸手機屏等消費電子品終端，并逐步向大尺寸顯示屏滲透。發(fā)光材料是OLED顯示屏的核心，純有機熱活化延遲熒光（TADF）材料因其高效率、低成本等優(yōu)點，被認為是繼磷光材料后的新一代電致發(fā)光材料。近幾年，多重共振型TADF材料因其剛性的結(jié)構(gòu)骨架和較小的結(jié)構(gòu)弛豫而表現(xiàn)出窄譜帶發(fā)射的性質(zhì)，其窄譜帶發(fā)射可以和量子點發(fā)光二極管（QLED）以及微型發(fā)光二極管（Micro LED）20 nm左右的窄半高寬發(fā)光峰相媲美。然而基于多重共振型TADF材料的OLED器件普遍存在高亮度下發(fā)光效率急劇下降的問題，其根本原因在于這類材料反向系間竄躍速率（kRISC）較慢，在高電流密度下三線態(tài)激子不能得到快速有效利用而大量湮滅，從而導致嚴重的效率滾降。
為了解決效率滾降的關(guān)鍵難題，該研究團隊采用氧、硫和硒分別嵌入具有多重共振TADF的硼、氮雜稠環(huán)結(jié)構(gòu)中，合成了單硒的BNSSe和雙硒的BNSeSe，將硒替換為氧和硫的2PXZBN和2PTZBN四個窄譜帶綠光材料，研究了重原子的引入對四個材料的延遲熒光壽命和器件性能的影響。
該研究表明引入具有較大原子質(zhì)量硒的BNSeSe發(fā)光材料所制備的OLED器件，表現(xiàn)出非常小的效率滾降，最大外量子效率高達36.8%，在1000 cd m-2亮度下外量子效率為34%，即使是在10000 cd m-2超高亮度下外量子效率仍高達21.9%，這一結(jié)果可以與基于銥、鉑等含貴金屬的磷光材料器件相媲美。進一步，該研究團隊選取了另外兩個與BNSeSe能級匹配良好的窄譜帶多重共振TADF材料BN3和DtCzB-DPTRZ作為發(fā)光客體，將BNSeSe作為敏化劑，分別獲得了最大外量子效率分別高達40.5%和39.6%，在10000 cd m-2超高亮度下外量子效率仍分別高達23.3%和24.3%的黃光和純綠光OLED器件。
這一工作為解決多重共振TADF OLED器件的效率滾降問題提供了有效途徑，在高清顯示產(chǎn)業(yè)上具有應(yīng)用前景。
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2022-11-03 
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