科学研究
科研成果
人工微结构和介观物理国家重点实验室在有机发光材料及其器件方面取得突破性进展
发布日期:2024-02-22 浏览次数:
  供稿:现代光学研究所  |   编辑:时畅   |   审核:吕国伟

自1987年美籍华人科学家邓青云等人发明薄膜有机发光二极管(OLED)以来,已成功用于平板显示器与照明。器件中单线态和三线态激子比例为1:3,为了充分利用其中的激子发光,发明了磷光OLED及热活化延迟荧光。OLED发光层中的三线态激子往往会发生向传输层的逃逸,从而降低发光效率。为有效限域三线态激子,避免激子逃逸,理想的空穴传输材料和电子传输材料应该具有高的三线态能量。传输材料的三线态能量通常需要比发光材料高出0.5 eV以上。然而,三线态能量太高容易接近键离解能,导致分子降解而表现出较差的稳定性,故分子的高三线态能量与分子的高稳定性无法同时实现。

针对此两难问题,北京大学人工微结构和介观物理国家重点实验室研究团队设计了一种新的电子传输材料,其三线态能量比发光材料的低0.32eV,结果却表现出优异的能量限域效应,且器件的寿命比常用材料TPBi(其三线态能量比发光材料高0.36eV)的高4.9倍。分析表明,这一反常结果源于电子传输材料异常长的三线态激子寿命(~0.2s),它可以长时间储存激子,并通过吸热能量转移而表现出一种激子循环限域能力。研究团队将其命名为长寿命三线态激子中转库(LTER)效应(图1)。结果表明,低三线态能量和长寿命的结合提供了与高三线态能量类似的优异的激子限域能力,同时保证了极好的分子稳定性。这将成为解决高三线态能量和分子稳定性之间的两难困境的可能途径,并有望为突破蓝光OLED的高效率和长寿命之间的困境提供一种新的分子设计范式。

近期,相关研究结果以“亚秒级长寿命三线态激子中转库实现高效稳定的有机电致发光二极管”(Sub-second long lifetime triplet exciton reservoir for highly efficient and stable organic light-emitting diode)为题发表于《先进材料》(Advanced Materials).

图1. 用于高效稳定有机发光二极管的亚秒级长寿命三线态线态激子中转库材料

8455新葡萄娱集团am现代光学研究所2020级博士生唐振宇与2016级硕士生吕方为共同第一作者,人工微结构和介观物理国家重点实验室王树峰副教授、陈志坚教授和肖立新教授为共同通讯作者,主要合作者有加拿大多伦多大学魏明杨博士、So Min Park博士及Pan Xia博士,北京绿人科技有限公司吕瑶研究员,清华大学张东东助理研究员,8455新葡萄娱集团am现代光学研究所邓勇开博士、曲波副教授、李焱教授及龚旗煌院士等。该工作得到了国家重点研发项目、国家自然科学基金、北京大学长三角光电科学研究院及人工微结构和介观物理国家重点实验室的资助。

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202313746