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華南理工大學趙祖金教授《Nat. Commun.》: 利用夾心結構和層間敏化策略實現(xiàn)高效率低滾降全熒光白光OLED
2022-09-08  來源:高分子科技

  白光OLED(WOLED)作為一種新型的固態(tài)光源,在照明領域展現(xiàn)了廣闊的應用前景。除了外量子效率(EQE)外,功率效率(PE)的提升將為白光器件帶來高能效比、長壽命等優(yōu)勢,因此是目前學術界和工業(yè)界的研究重點之一。盡管基于貴金屬配合物的磷光材料的WOLED已經(jīng)表現(xiàn)很好的性能,但是其較高的成本讓科研工作者的目光轉向基于純有機全熒光材料的WOLED。鑒于熱活化延遲熒光(TADF)材料在OLED器件中能夠實現(xiàn)接近100%的激子利用率的優(yōu)勢,基于TADF材料制備WOLED器件在過去幾年也得到了廣泛的關注。其中,TADF材料敏化傳統(tǒng)熒光(CF)客體的器件制備工藝已取得了顯著的進步,由此可以充分利用TADF材料和CF客體各自的優(yōu)勢,實現(xiàn)具有優(yōu)異效率和良好光色的WOLED。


  近日,華南理工大學趙祖金教授報道了一種基于夾心結構的雙色全熒光WOLED器件。通過將橙光發(fā)光層包夾在兩層藍光發(fā)光層中制備的雙色WOLED器件能夠有效抑制激子湮滅,其PEEQE分別高達130.7 lm W-1 31.1%。與此同時,利用橙光材料的電子捕獲特性,構建了新型的層間敏化結構,成功制備出了PEEQE分別高達110.7 lm W-130.8%的三色全熒光WOLED器件。這兩種雙色和三色全熒光WOLED器件均實現(xiàn)了文獻報導的最高功率效率,并且在1000 cd m-2的亮度下都能維持較高的PEEQE,具有優(yōu)異的效率穩(wěn)定性(圖1)。


1. 雙色和三色全熒光WOLED器件結構、最大效率、發(fā)射光譜及所用的發(fā)光材料。


  通過單載流子器件的制備與測試,發(fā)現(xiàn)橙色發(fā)光材料4CzTPNBu具有較強的電子捕獲,這種捕獲會導致在器件界面上的激子濃度過高從而發(fā)生猝滅,影響器件性能。將4CzTPNBu的位置向發(fā)光層中間移動,并且利用具有優(yōu)異非摻雜電致發(fā)光性能的藍色發(fā)光材料TCP-BP-SFAC作為主體同時兼具發(fā)光層功能,可以有效提高激子利用率。與此同時,由于4CzTPNBu的電子捕獲特性,將傳統(tǒng)紅色熒光材料DBP摻雜至靠近空穴傳輸層一側的藍光層中,不僅可以有效避免激子在DBP上復合,又能被4CzTPNBu層間敏化,實現(xiàn)高效的三色WOLED器件(圖2);谶@種設計方案,還制備出了適用于高穩(wěn)定性的雙色和三色WOLED器件,在100 cd m-2的初始亮度下器件壽命超過50000小時,最大PE超過100 lmW-1,具有很好的實際應用前景(圖3)。


2. a 單載流子器件的電壓-電流密度曲線b 雙色WOLED器件的三明治夾心結構的工作機理示意圖;  c 三色WOLED器件的層間敏化機理示意圖。


3. 適用于穩(wěn)定性測試的器件W3-1~W3-3在不同初始亮度下的衰減曲線、性能數(shù)據(jù)以及光譜。


  該工作制備的WOLED器件體現(xiàn)了目前文獻報道的全熒光WOLED器件的最高水平,研究內容以“All-fluorescence white organic light-emitting diodes with record-beating power efficiencies over 130 lm W?1 and small roll-offs”為題發(fā)表在Nature Communications上。該工作的第一作者是華南理工大學博士研究生劉昊,通訊作者為華南理工大學趙祖金教授。該工作受到國家自然科學基金委基礎科學中心項目(21788102)的支持。


  全文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41467-022-32967-w?utm_source=xmol&utm_medium=affiliate&utm_content=meta&utm_campaign=DDCN_1_GL01_metadata

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(責任編輯:xu)
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