高效晶体白色有机发光二极管

发布时间：2024-06-24 16:10:19 栏目：精选百科

导读 在信息技术不断发展的背景下，人们对显示技术和照明设备的需求与日俱增。有机发光二极管(OLED)凭借其自发光、高对比度、宽色域、宽视角、无...

在信息技术不断发展的背景下，人们对显示技术和照明设备的需求与日俱增。有机发光二极管(OLED)凭借其自发光、高对比度、宽色域、宽视角、无眩光、响应速度快、可弯曲等特点，逐渐成为主流。在OLED的商业化生产中，非晶态有机半导体材料因其优异的成膜性能和适合大面积加工的特点而被广泛应用。相比于非晶态材料，有机晶体材料具有更优异的热稳定性、化学稳定性和高载流子迁移率，是开发高性能发光器件的另一个有希望的选择。



在《光科学与应用》杂志发表的一篇新论文中，中国科学院长春应用化学研究所颜东航教授领导的科学家团队报道了采用热激活延迟荧光 (TADF) 材料和橙色磷光掺杂剂 (Phos.-D) 开发高性能晶体白光 OLED 的晶体基质 (CHM)，该结构具有嵌入纳米聚集体 (NA)。通过应用 CHM-NA-D 结构，可以以新颖的方式控制发光行为，并且可以通过调节结构内的组件来创建不同的设备。

本文将晶体OLED的材料体系拓展到热激活延迟荧光(TADF)，通过合理的材料能级选择和器件结构设计，纳米聚集体的可控嵌入和对CHM-TADFNA-D器件中磷光客体位置的研究，有效优化了激子形成区域，通过对器件中激子利用过程的调整，最大限度提高了激子利用率，对提升器件性能具有重要意义。此外，晶体主体与纳米聚集体的接触产生了有机异质结效应，可以有效降低器件的电导率，形成高电导通道，最终降低器件的驱动电压。

受益于(1)晶体主体保证了器件中高效的载流子传输通道;(2)晶体主体与纳米聚集体之间的有机异质结效应有效降低了器件的电导率;(3)TADF纳米聚集体和磷光客体对激子的有效利用;(4)优异的器件结构设计和能级构建，WOLED实现了29173 cd m-²的最大亮度，外量子效率(EQE)达到12.8%，创下了基于晶体材料的WOLED效率新高。与传统非晶态WOLED相比，本文制备的晶体WOLED在低驱动电压下表现出更高的亮度、更低的焦耳热损失和更高的光子输出效率，展示了该方法在白光OLED制备中的巨大潜力。

采用WEG法制备的晶体WOLED成功实现高效发光，展示了晶体薄膜有机电致发光的巨大潜力。高迁移率晶体骨架与高激子利用率客体的组合，可以在保证晶体结构优势的同时，拓宽器件结构的设计风格，展示了有机晶体材料在发展下一代WOLED方面的巨大潜力。目前，主体的能级限制限制了更多高效材料的使用，后续将进一步发展晶体主体，以更好地扩展材料体系，增强晶体体系的通用性。在信息技术不断发展的背景下，人们对显示技术和照明设备的需求与日俱增，有机发光二极管(OLED)凭借其自发光、高对比度、宽色域、宽视角、无眩光、响应速度快、可弯曲等特性脱颖而出。在OLED的商业化生产中，非晶态有机半导体材料因具有优异的成膜性能和适合大面积加工等特点而得到广泛应用;相比于非晶态材料，有机晶体材料具有更优异的热稳定性、化学稳定性以及较高的载流子迁移率，是开发高性能发光器件的另一个有希望的选择。

在《光科学与应用》杂志发表的一篇新论文中，中国科学院长春应用化学研究所颜东航教授领导的科学家团队报道了具有嵌入式纳米聚集体 (NA) 结构的晶体主基质 (CHM)，该基质采用热激活延迟荧光 (TADF) 材料和橙色磷光掺杂剂 (Phos.-D) 开发高性能晶体白光 OLED。通过应用 CHM-NA-D 结构，可以以新颖的方式控制发光行为，并且可以通过调节结构内的组件来创建不同的设备。

本文将晶体OLED的材料体系拓展到热激活延迟荧光(TADF)，通过合理的材料能级选择和器件结构设计，纳米聚集体的可控嵌入和对CHM-TADFNA-D器件中磷光客体位置的研究，有效优化了激子形成区域，通过对器件中激子利用过程的调整，最大限度提高了激子利用率，对提升器件性能具有重要意义。此外，晶体主体与纳米聚集体的接触产生了有机异质结效应，可以有效降低器件的电导率，形成高电导通道，最终降低器件的驱动电压。

受益于(1)晶体主体保证了器件中高效的载流子传输通道;(2)晶体主体与纳米聚集体之间的有机异质结效应有效降低了器件的电导率;(3)TADF纳米聚集体和磷光客体对激子的有效利用;(4)优异的器件结构设计和能级构建，WOLED实现了29173 cd m-²的最大亮度，外量子效率(EQE)达到12.8%，创下了基于晶体材料的WOLED效率新高。与传统非晶态WOLED相比，本文制备的晶体WOLED在低驱动电压下表现出更高的亮度、更低的焦耳热损失和更高的光子输出效率，展示了该方法在白光OLED制备中的巨大潜力。

采用WEG法制备的晶体WOLED成功实现高效发光，展现了晶体薄膜有机电致发光的巨大潜力。高迁移率晶体骨架与高激子利用率客体的组合，在保证晶体结构优势的同时，拓宽了器件结构的设计风格，展现了有机晶体材料在开发下一代WOLED方面的巨大潜力。目前主体能级的限制制约了更多高效材料的使用，后续将进一步发展晶体主体，以更好地拓展材料体系，增强晶体体系的通用性。