...藍光熱激發延遲螢光主體材料——破解低成本有機電致發光器件的...

　　中國教育在線 訊 有機電致發光器件（Organic light-emitting devices, OLED）作為新一代顯示和照明設備，已經廣泛應用於手機、平板、手環等電子產品，包括蘋果、三星、華為等世界主流的電子設備供應商均已使用OLED顯示屏。OLED設備不僅超薄、超輕和畫面豔麗，而且具有耐寒耐候、可彎曲摺疊、容易與可穿戴電子設備整合等特點，因此，在軍民用領域均具有廣闊的應用前景。目前，OLED器件所採用的貴金屬配合物類磷光染料不僅成本高而且汙染環境。新一代熱激發延遲螢光（Thermally activated delayed fluorescence, TADF）OLED在保留上一代磷光OLED高效率的同時，採用純有機分子發光材料，從而解決了上述問題。但TADF材料往往具有更高的極性，從而引起更為嚴重的發光猝滅現象，必須採用主體基質加以分散以抑制這種猝滅效應。因此，高性能TADF主體材料的開發對熱激發延遲螢光OLED的實際應用具有決定性的意義。其中，藍光TADF主體材料的研究尤為關鍵。

　　圖1 藍光TADF器件的最大外量子效率與主體激發態偶極矩之間的關係。下側示意圖給出了在高激發態偶極主體和低激發態偶極主體中主客體之間的相互作用和能量及電荷傳遞過程。

　　2018年7月5日，黑龍江大學許輝教授領導的磷基光電功能材料科研團隊在國際頂級學術刊物《細胞》（Cell）的自然科學類子刊《Chem》上發表了題為「偶極-偶極作用操控實現高效藍光熱激發延遲螢光器件」（Dipole-Dipole Interaction Management for Efficient Blue Thermally Activated Delayed Fluorescence Diodes）的研究論文。

　　相對於其他顏色的TADF材料，藍光TADF材料的極性較低，大大限制了藍光TADF主體材料的選擇餘地和優化空間。這也成為藍光TADF體系設計中亟待解決的關鍵科學問題之一。在此項研究中，黑龍江大學許輝教授領導的磷基光電功能材料課題組通過比較11種具有不同極性的雙極主體材料的光電和器件性能，首次證明了主體激發態偶極場能夠明顯惡化藍光TADF發光體的發光猝滅現象，最高能導致多達75%的效率衰減，從而揭開了藍光TADF雙極主體材料難以實現的謎團。通過在分子中引入隔離基團，研究團隊成功將雙極主體分子的激發態極性降低至藍光TADF發光體極性的五分之一，從而首次將雙極性和低激發態極性這兩個相互矛盾的性質成功整合在一起。其中一種主體材料DBTDPOFCz的藍光TADF器件的最大外量子效率達到21.6%，是目前基於雙極主體材料的藍光TADF器件所實現的最好結果。特別是，在1000尼特的照明亮度下，DBTDPOFCz將其器件的效率滾降控制在創紀錄的9%，充分體現了雙極主體材料在提高效率穩定性等方面的優勢。

　　這一工作凸顯了主體材料實現高效穩定TADF器件的重要性，必將進一步推動TADF技術真正走向實際應用，為我國在OLED研究領域又爭得了一席之地。

　　這一研究成果的第一作者為韓春苗教授，張珍碩士為共同一作，黑龍江大學為獨立完成單位。這也是《Chem》首次發表以黑龍江省高校和科研院所為第一完成單位的研究成果。

　　Cite this: https://doi.org/10.1016/j.chempr.2018.06.005

　　原文標題：Dipole-Dipole Interaction Management for Efficient Blue Thermally Activated Delayed Fluorescence Diodes