唐本忠院士、王志明课题组 AFM：热激子过程“激子回收”策略在高效深蓝光材料及电致发光器件制备中的应用

2023-01-10 来源：高分子科技

华南理工大学唐本忠院士团队王志明研究员课题组基于“激子回收”策略，成功设计了一种新型的深蓝光化合物CAT，它可以通过三线态-三线态湮灭（TTA）和热激子（Hot exciton）过程实现激子利用的多通道途径。基于这一事实，器件表现出了高效的激子利用率，并成功地实现了高性能的非掺杂深蓝光和主体敏化荧光OLED。

如今，具有高效率和长操作寿命的深蓝光有机发光二极管（OLED）对于有机光电的应用和发展至关重要。特别地，基于高能级反向系间穿越（hRISC）特性的“热激子”机制在实现高性能深蓝光OLED方面具有巨大优势，并引起了重大关注。理论上，这种基于快速hRISC过程的机制可以实现接近100%的单线态激子产率。然而，由于通过T₂→T₁的内转换过程将不可避免地导致高能级三线态激子的损耗，这使得已报道的具有深蓝光发射的热激子材料还未能达到令人期盼的性能；另外，激子在复合过程中是否会直接生成T₁激子，也可能是导致目前hRISC无法实现100%理论值的一个原因。因此，要打破这类材料的困境，构建多通道利用有效地途径来“回收”利用这些丢失的三重态激子具有重要意义，这被形象地命名为“激子回收”。

本文中，华南理工大学唐本忠院士团队王志明研究员课题组提出了一种可行的“激子回收”策略，即合理地引入蒽基来增强三线态-三线态湮灭过程来将未能被利用于发光的激子回收转化，成功地构建多通道的激子利用途径。最终，基于该思想，并结合他们提出的“交叉长短轴”策略，制备了一种新的深蓝色发光化合物CAT，并对其进行了充分表征。令人兴奋的是，通过结合瞬态吸收光谱、理论计算、磁电致发光和瞬态电致发光测量，他们全面证实了基于该分子成功实现热激子和三重态-三重态湮灭过程的多通道激子利用途径，以及每个通道可能贡献的单线态激子的比例。基于上述表征，器件表现出了高效的激子利用率，且CAT的非掺杂OLED在CIE坐标为（0.15，0.087）时表现出10.39%的优异外量子效率，是目前非掺杂深蓝光器件效率的最好结果之一；且CAT为主体的敏化蓝色荧光OLED也表现了优异的性能。更重要的是，首次评估了这种“多通道”主体敏化器件的工作寿命，在540 cd m^-2下实现了显著的的LT₅₀（寿命达到初始亮度的50%）为320小时。这些结果充分揭示了“激子回收”策略的意义，并为探索高性能蓝光OLED提供了新的思路。相关结果发表在Advanced Functional Materials上。文章第一作者为华南理工大学博士生李保玺，共同第一作者为博士生娄敬丽与张翰博士，通讯作者为王志明研究员和唐本忠院士。同时，衷心感谢其他作者对本工作的指导和帮助。该工作得到了国家自然科学基金（21975077，21788102）、广东省杰出青年基金（2022B1515020084）和发光材料与器件国家重点实验室项目（(Skllmd-2022-01）等的支持。

论文信息：

“Exciton Recovery” Strategy in Hot Exciton Emitter toward High-Performance Non-Doped Deep-Blue and Host-Sensitized Organic Light-Emitting Diodes

Baoxi Li, Jingli Lou, Han Zhang, Ganggang Li, Xin He, Yu Huang, Nan Zheng, Zhiming Wang, Dongge Ma, and Ben Zhong Tang

Advanced Functional Materials

DOI: 10.1002/adfm.202212876

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202212876

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