福建物構(gòu)所藍(lán)光OLED研究取得新進(jìn)展
文章來源：福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所 | 發(fā)布時(shí)間：2024-04-29 | 【打印】 【關(guān)閉】
由于其自由形態(tài)、快速響應(yīng)、高對(duì)比度、極致色彩表現(xiàn)等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）已發(fā)展成為當(dāng)前主流的顯示技術(shù)之一。發(fā)光材料是OLED的核心。在三基色發(fā)光材料中，藍(lán)光材料的發(fā)展相對(duì)滯后，高性能藍(lán)光材料的匱乏是OLED顯示技術(shù)革新所面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。藍(lán)色熱活化延遲熒光（TADF）材料由于長壽命激發(fā)態(tài)的雙分子反應(yīng)容易形成高能激子，其OLED面臨著高亮度下效率滾降和材料降解的問題。此外，多數(shù)TADF材料在高濃度摻雜時(shí)會(huì)發(fā)生較嚴(yán)重的聚集誘導(dǎo)熒光淬滅（ACQ）。兼具高發(fā)光效率、短激子壽命和有效抑制濃度淬滅的藍(lán)光TADF分子的設(shè)計(jì)開發(fā)具有挑戰(zhàn)性。
近日，中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所盧燦忠團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種高性能藍(lán)色有機(jī)發(fā)光材料設(shè)計(jì)新策略，開發(fā)出高發(fā)光效率、納秒級(jí)發(fā)光壽命和有效抑制濃度淬滅的藍(lán)光TADF材料，在非摻和高濃度摻雜藍(lán)光OLED方面取得了新的突破。
研究團(tuán)隊(duì)將剛性雙位點(diǎn)給體基團(tuán)雙螺芴-喹啉吖啶與兩個(gè)多重共振型硼氧電子受體結(jié)合，構(gòu)建了剛性A-D-A構(gòu)型的藍(lán)光TADF分子2BO-sQA。這種獨(dú)特分子結(jié)構(gòu)一方面有利于實(shí)現(xiàn)極小的單線態(tài)-三線態(tài)能隙（ΔEST = 0.01 eV），從而提升反向系間竄越速率（kRISC ≈ 2×106），實(shí)現(xiàn)超短發(fā)光壽命（476 ~ 817 ns），納秒級(jí)延遲熒光壽命在高效TADF材料中非常罕見，有助于減輕OLED中激子湮滅，抑制高亮度下的效率滾降；另一方面，分子剛性和分子內(nèi)作用力抑制非輻射躍遷，保證了高發(fā)光效率；同時(shí)，三維構(gòu)型可有效抑制高濃度聚集態(tài)中ACQ，2BO-sQA在10 wt%到100 wt%濃度的薄膜中光致發(fā)光量子效率保持在99% ~ 86%區(qū)間。
圖1. 2BO-sQA作為終端發(fā)光材料的OLED結(jié)構(gòu)及性能
利用2BO-sQA作為終端發(fā)光材料制備的OLED表現(xiàn)出優(yōu)異的電致發(fā)光特性，且器件性能沒有表現(xiàn)出明顯的濃度依賴性。2BO-sQA的OLED在摻雜濃度為10 wt%到70 wt%范圍內(nèi)，最大外量子效率（EQE）保持在30%以上。在非摻雜OLED中，最大EQE仍然能達(dá)到26.6%，這是目前文獻(xiàn)報(bào)道的非摻藍(lán)光器件的最高水平之一（圖1f）。同時(shí)，作者利用2BO-sQA作為多重共振型藍(lán)光材料v-DABNA的敏化劑，制備了高性能超熒光OLED，成功實(shí)現(xiàn)了高效窄譜帶深藍(lán)光發(fā)射（圖2）。相較于未敏化的OLED，超熒光器件性能得到顯著提升，最大EQE達(dá)到了32.3%，1000 cd m?2亮度下效率滾降可從40.1 %顯著下降到14.5%。這些結(jié)果得益于敏化劑的短激子壽命和高激子利用率，證明了2BO-sQA作為敏化劑實(shí)現(xiàn)高性能深藍(lán)光OLED的潛力。
圖2. 2BO-sQA作為敏化劑的超熒光OLED結(jié)構(gòu)及性能
相關(guān)研究成果以《Thermally Activated Delayed Fluorescence with Nanosecond Emission Lifetimes and Minor Concentration Quenching: Achieving High-Performance Nondoped and Doped Blue OLEDs》為題發(fā)表于《Advanced Materials》（Adv. Mater. 2024,2401724）。中國科學(xué)院福建物構(gòu)所-福州大學(xué)聯(lián)培碩士生吳少杰為本文第一作者，中國科學(xué)院福建物構(gòu)所盧燦忠研究員和陳旭林副研究員為本文的通訊作者。該工作得到了國家自然科學(xué)基金、廈門市重大科技計(jì)劃項(xiàng)目、閩都創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室基金等支持。
