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高分子学院薛善锋教授团队在有机电致蓝光材料与器件方面取得新进展

蓝光材料作为有机电致发光二极管(OLED)显示中的三基色材料之一,既可以作为本体发光也可以作为主体材料通过能量转移实现高效绿光、红光、白光及全色显示器件,在OELD显示中起着非常重要的作用。目前利用三线态激子T1态反系间窜跃转化到单线态S1态的热活化延迟荧光材料(TADF),虽然提高了蓝光器件的发光效率和激子利用率,但在高电流密度下,由于大量三线态T1激子累积导致效率快速滚降,同时采用掺杂的复杂技术,导致制备成本较高。因此,开发具有高效率、低滚降、非掺杂的性能优异的新型纯有机蓝光发光材料与器件仍具有挑战性。

近日,青科大高分子学院山东省高校青创人才引育计划团队负责人薛善锋教授在有机电致荧光蓝光材料与器件方面取得新进展,团队相关工作在英国皇家化学会(RSC)旗舰期刊Chemical Science上发表了题为Highly efficient non-doped blue fluorescent OLEDs with low efficiency roll-off based on hybridized local and charge transfer excited state emitters”(Chem. Sci.,2020, DOI:10.1039/D0SC01341B.),青岛科技大学为第一通讯单位,薛善锋教授为独立通讯作者。高分子学院硕士生吕显浩和孙米珍为共同第一作者。(Chemical Science是英国皇家化学会(RSC)综合性旗舰期刊,发表化学领域最前沿、最重要、最具挑战性的高影响力研究成果,影响因子为9.556,中科院一区TOP期刊。Chemical Science也是化学领域中影响力最大的开放获取(open access)期刊之一。)

团队成员通过巧妙的分子设计合成了一种新型的D-π-A结构纯有机蓝光分子(TPAAnPI),进一步通过调控不同的器件结构获得了最大电致发射峰470 nm,最大电流效率18.90cd/A,最大功率效率12.35 cd/A,最大发光亮度29900 cd/cm2的非掺杂电致蓝光器件,而最大外量子效率高达11.47%,相应的激子利用率近100%,突破了有机荧光分子最大外量子效率理论值25%的上限。同时,当发光亮度在1000 cd/m2时,器件的外量子效率仍然高达近10%,显示出非常低的效率滚降和器件稳定性,是目前文献报道的同类器件中最好性能。同时,通过光物理实验和理论计算模拟研究表明,由于该分子形成了一种特殊的激发态(杂化局域电荷转移态:HLCT)以及高能三线态激子(T12)的利用,解决了其T1激子积累导致器件效率滚降的问题,使其获得了高效率、低滚降、非掺杂的纯有机电致蓝光器件。该研究为探索HLCT态机制下的三线态到单线态激子上转化的蓝光分子设计和器件优化提供了新的分子设计思路,并为显示和照明等应用领域提供了新型OLED材料体系。


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