中國科大在純紅光OLED領(lǐng)域取得新進(jìn)展近日,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)崔林松教授團(tuán)隊(duì)與周蒙教授團(tuán)隊(duì)以及北京信息科技大學(xué)柳淵教授團(tuán)隊(duì)合作,提出了純紅光OLED材料設(shè)計(jì)新策略,開發(fā)了色純度接近NTSC紅光標(biāo)準(zhǔn)的純紅光發(fā)光材料,在純紅光有機(jī)電致發(fā)光二極管(OLED)效率和穩(wěn)定性方面實(shí)現(xiàn)新的突破。相關(guān)研究成果以“Efficient and Stable Narrowband Pure-Red Light-Emitting Diodes with Electroluminescence Efficiencies Exceeding 43%”為題,于11月13日在線發(fā)表于期刊《美國化學(xué)會志》(Journal of the American Chemical Society)。 OLED憑借其超薄結(jié)構(gòu)、高柔性和自發(fā)光等特性,正迅速嶄露頭角,成為新一代高品質(zhì)顯示與照明領(lǐng)域引領(lǐng)性技術(shù)。在OLED中,發(fā)光材料是關(guān)鍵功能材料,直接決定器件的性能。目前,藍(lán)光和綠光發(fā)光材料的效率已經(jīng)取得了顯著進(jìn)展,基本滿足商業(yè)化應(yīng)用需求。然而,受“能隙”定律的制約,發(fā)光能隙越窄,非輻射躍遷越強(qiáng),這使得高發(fā)光效率與深紅光發(fā)射之間難以兼得,嚴(yán)重制約了OLED顯示技術(shù)的商業(yè)發(fā)展。因此,如何提升深紅光發(fā)光材料的輻射躍遷速率和反向系間竄躍速率,是實(shí)現(xiàn)高發(fā)光效率和高性能純紅光OLED器件的關(guān)鍵科學(xué)問題。 研究團(tuán)隊(duì)成員圍繞這一關(guān)鍵問題,創(chuàng)新性地提出了高發(fā)光效率、高色純和高穩(wěn)定性的純紅光OLED材料設(shè)計(jì)新策略。該策略通過在多重共振(MR)單元中引入二級給電子基團(tuán),并進(jìn)一步延展其π骨架,形成不對稱的雜化長程和短程電荷轉(zhuǎn)移激發(fā)態(tài)(圖1);谠摬呗栽O(shè)計(jì)的分子不僅展現(xiàn)出純紅光發(fā)光特性,而且引入的長程電荷轉(zhuǎn)移激發(fā)態(tài)有助于降低單線態(tài)與三線態(tài)之間的能級差。同時(shí),融合不對稱的咔唑單元增大了自旋軌道耦合(SOC),顯著提升了反向系間竄躍速率,并提高了輻射躍遷速率。(見圖2)。 圖1:相關(guān)分子結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)策略 圖2:相關(guān)分子的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)發(fā)射光譜 理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)一步表明,第一激發(fā)單重態(tài)(S1)呈現(xiàn)以短程電荷轉(zhuǎn)移為主的不對稱的雜化長程和短程電荷轉(zhuǎn)移激發(fā)態(tài)。其中,基于MR母核的短程電荷轉(zhuǎn)移態(tài)特性賦予S1態(tài)大于0.4的振子強(qiáng)度,從而加速了輻射速率(kr = 2.17×107 s⁻¹)。此外,短程電荷轉(zhuǎn)移主導(dǎo)的S1態(tài)結(jié)合剛性的分子骨架,使發(fā)光半峰寬保持在較窄范圍內(nèi)(FWHM=0.14 eV)。與此同時(shí),額外引入的長程電荷轉(zhuǎn)移特性有效縮小了單/三線態(tài)能級差,并通過不對稱咔唑單元顯著增強(qiáng)了自旋軌道耦合(SOC),大幅提升了反向系間竄躍速率(kRISC=1.61×10⁵ s⁻¹)(見圖3)。相關(guān)系間竄躍和反向系間竄躍的動力學(xué)過程進(jìn)一步通過瞬態(tài)吸收光譜得到了驗(yàn)證(見圖4)。圖3:相關(guān)分子的理論計(jì)算結(jié)果 圖4:純紅色分子的瞬態(tài)吸收光譜 基于BNTPA分子作為發(fā)光材料制備的OLED器件實(shí)現(xiàn)了35.2%的最大外量子效率,其CIE值為(0.657, 0.343),與NTSC紅光標(biāo)準(zhǔn)(0.67,0.33)非常接近,實(shí)現(xiàn)了純紅光OLED的新突破。此外,利用BNTPA作為發(fā)光材料的磷光敏化器件達(dá)到了43.3%的外量子效率(見圖5),并顯著提升了器件的穩(wěn)定性,創(chuàng)下了目前紅光OLED器件的最高效率水平。所提出的設(shè)計(jì)策略為開發(fā)高效的純紅色MR-TADF分子提供了新的思路。圖5:純紅色OLED器件的結(jié)構(gòu)與性能 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士生葛麗爽、特任副研究員張偉為本工作并列第一作者。崔林松教授、周蒙教授、柳淵教授為該項(xiàng)成果的并列通訊作者。該工作得到了國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)“雙一流”專項(xiàng)基金、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)微納研究與制造中心、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)理化科學(xué)實(shí)驗(yàn)中心、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)超級計(jì)算中心以及北京并行科技股份有限公司高性能計(jì)算平臺等支持。論文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c13375 關(guān)鍵詞: OLED
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趙志方 2024-11-25 16:23中國科大在純紅光OLED領(lǐng)域取得新進(jìn)展。。
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wangjin001x 2024-11-25 17:17中國科大在純紅光OLED領(lǐng)域取得新進(jìn)展
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譚健 2024-11-25 20:58OLED憑借其超薄結(jié)構(gòu)、高柔性和自發(fā)光等特性,正迅速嶄露頭角,成為新一代高品質(zhì)顯示與照明領(lǐng)域引領(lǐng)性技術(shù)。
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gcy980605 2024-11-25 21:34科大在純紅光OLED領(lǐng)域取得新進(jìn)展
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qyzyq37jason618 2024-11-25 22:05中國科大在純紅光OLED領(lǐng)域取得新進(jìn)展
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200713 2024-11-26 22:54紅光OLED進(jìn)展,不錯(cuò)。