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深大科研团队在窄谱带OLED研究领域取得重大进展

11/02 12:45 作者:CINNO Research
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近日,深圳大学材料学院杨楚罗教授团队在Nature Photonics(《自然·光子学》)上发表题为“Efficient selenium-integrated TADF OLEDs with reduced roll-off”(基于含硒热活化延迟荧光材料的OLEDs)的研究论文。该研究工作揭示了重原子效应与多重共振热活化延迟荧光(TADF)性能之间的构效关系。硒嵌入的多重共振热活化延迟荧光材料可以实现高性能有机发光二极管(OLED)器件。该策略有效解决了多重共振型TADF器件在高发光亮度下,发光效率严重降低的瓶颈问题,在高清显示产业上具有应用前景。

该项研究由深圳大学独立完成。深圳大学材料学院特聘教授杨楚罗为通讯作者,深圳大学材料学院博士后胡宇轩和助理教授缪景生为本研究工作的共同第一作者。

OLED技术已经广泛地应用于中小尺寸手机屏等消费电子品终端,并逐步向大尺寸显示屏渗透。发光材料是OLED显示屏的核心,纯有机热活化延迟荧光(TADF)材料因其高效率、低成本等优点,被认为是继磷光材料后的新一代电致发光材料。近几年,多重共振型TADF材料因其刚性的结构骨架和较小的结构弛豫而表现出窄谱带发射的性质,其窄谱带发射可以和量子点发光二极管(QLED)以及微型发光二极管(Micro LED)20 nm左右的窄半高宽发光峰相媲美。然而基于多重共振型TADF材料的OLED器件普遍存在高亮度下发光效率急剧下降的问题,其根本原因在于这类材料反向系间窜跃速率(kRISC)较慢,在高电流密度下三线态激子不能得到快速有效利用而大量湮灭,从而导致严重的效率滚降。

为了解决效率滚降的关键难题,该研究团队采用氧、硫和硒分别嵌入具有多重共振TADF的硼、氮杂稠环结构中,合成了单硒的BNSSe和双硒的BNSeSe,将硒替换为氧和硫的2PXZBN和2PTZBN四个窄谱带绿光材料,研究了重原子的引入对四个材料的延迟荧光寿命和器件性能的影响。

该研究表明引入具有较大原子质量硒的BNSeSe发光材料所制备的OLED器件,表现出非常小的效率滚降,最大外量子效率高达36.8%,在1000 cd m-2亮度下外量子效率为34%,即使是在10000 cd m-2超高亮度下外量子效率仍高达21.9%,这一结果可以与基于铱、铂等含贵金属的磷光材料器件相媲美。进一步,该研究团队选取了另外两个与BNSeSe能级匹配良好的窄谱带多重共振TADF材料BN3和DtCzB-DPTRZ作为发光客体,将BNSeSe作为敏化剂,分别获得了最大外量子效率分别高达40.5%和39.6%,在10000 cd m-2超高亮度下外量子效率仍分别高达23.3%和24.3%的黄光和纯绿光OLED器件。

这一工作为解决多重共振TADF OLED器件的效率滚降问题提供了有效途径,在高清显示产业上具有应用前景。

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