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《Nature》子刊:5000小时!高效率长寿命的深蓝色OLED

2021-02-25  材料科学网
前,在深蓝有机发光二极管中,同时实现高效率和长寿命具有挑战性近日,来自韩国三星电子高级技术学院、韩国成均馆大学等单位的研究者报道了,热激活延迟荧光(TADF)有机发光二极管,旨在通过结合一种新的蓝色TADF材料设计与三重激子回收协议来实现这一目标。相关论文以题为“High-efficiency, long-lifetime deep-blue organic light-emitting diodes”发表在Nature Photonics上。

论文链接:
https://www.nature.com/articles/s41566-021-00763-5

热激活延迟荧光(TADF)有机发光二极管(oled)通过实现可与最先进的磷光OLED相媲美的高外量子效率(EQE),显示了作为高效OLED的领先技术的潜力。然而,设备寿命仍然是TADF OLEDs的一个相当大的障碍,尽管他们具有高EQEs。特别是,蓝色TADFOLEDs器件的稳定性,是TADF器件商业化的一个挑战。

在研究者之前的研究中,他们开发了一个由三嗪受体和咔唑供体衍生而来的蓝色TADF发射器,它具有高EQE和长寿命。虽然深蓝色TADF发射体分别表现出高EQE和中等的器件寿命,但这两个器件性能指标不能同时获得,因为在寿命测试器件中,主体材料淬灭了三态激子。硼基受体的TADF发射体也被报道是稳定的,但只有天蓝色的TADF OLEDs得以证明。苯甲腈和咔唑衍生的TADF发射器具有高EQE和长寿命,但同样只适用于天蓝色TADF OLEDs。天蓝色TADF OLEDs的寿命要比深蓝色OLEDs长得多,这是因为高-三重态-能级主体材料,可以捕获天蓝色TADF发光体的三能级激子;然而,到目前为止,还没有一种宿主材料,可以诱导放热能量转移到深蓝色TADF发射极,同时实现较长的器件寿命。因此,需要一种方法,使用目前可用的高-三重态-能级主体材料,来实现在深蓝色OLEDs中具有长设备寿命的高EQE。

在此,研究者报告了在深蓝色OLEDs中,达到高EQE和长器件寿命的材料和器件方法。研究者新开发了一种用于深蓝TADF OLEDs的三态激子回收器件协议,并合成了一种可回收三态激子的深蓝TADF发射极,并嵌入到基于该协议构建的三态激子分布TADF(TED-TADF)器件结构中。掺杂了两种分布和发射的TADF材料,其能量介于两种TADF材料之间。在低-三重态能量主体中,实现TED-TADF的发射极的双掺杂,达到了33.5±0.1%的高EQE,延长了器件的寿命,几乎是仅使用分布TADF材料的参考器件的4倍。

回收被宿主淬灭的分布TADF材料的三态激子和捕获发射TADF材料的单态激子,都使发射TADF材料的荧光发射敏化,这两种主要的机构实现了同时高效和延长寿命。利用光学优化的顶发射器件堆栈,进一步提高了TED-TADF器件的性能。效率超过30%,颜色坐标校正电流效率(CCE)超过400 cd A-1寿命超过5000小时,y色坐标低于0.10,这些深蓝色OLEDs具有前所未有的器件性能。

图1 发射机制。

图2 常规TADF器件性能。

图3底端发射器件的数据。

图4 顶端发射器件的器件性能。

图5 光学特性

在此,研究者合成了两种新型分布TADF材料;将稳定分布的TADF材料和窄发射的TADF材料共掺杂到低三能级基体中,实现了高CCE、EQE、色坐标和器件寿命(100 cd m-2)分别为364 10 cd A-1,29.3 0.9%,(0.12,0.09)和7,400±240 h,相比之下,顶部发射器件结构为432±11 cd A-1,34.4±0.9%,(0.12,0.09)和6100±100 h。分布TADF材料,被宿主淬灭的三重态激子可循环利用,分布TADF分布了发射TADF材料的荧光,这两种主要机制同时实现了高效率和延长寿命。(文:水生)

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