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唐本忠院士、王志明課題組 AFM：熱激子過程“激子回收”策略在高效深藍(lán)光材料及電致發(fā)光器件制備中的應(yīng)用
2023-01-10  來源：高分子科技

  華南理工大學(xué)唐本忠院士團(tuán)隊(duì)王志明研究員課題組基于“激子回收”策略，成功設(shè)計(jì)了一種新型的深藍(lán)光化合物CAT，它可以通過三線態(tài)-三線態(tài)湮滅（TTA）和熱激子（Hot exciton）過程實(shí)現(xiàn)激子利用的多通道途徑。基于這一事實(shí)，器件表現(xiàn)出了高效的激子利用率，并成功地實(shí)現(xiàn)了高性能的非摻雜深藍(lán)光和主體敏化熒光OLED。



  如今，具有高效率和長(zhǎng)操作壽命的深藍(lán)光有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）對(duì)于有機(jī)光電的應(yīng)用和發(fā)展至關(guān)重要。特別地，基于高能級(jí)反向系間穿越（hRISC）特性的“熱激子”機(jī)制在實(shí)現(xiàn)高性能深藍(lán)光OLED方面具有巨大優(yōu)勢(shì)，并引起了重大關(guān)注。理論上，這種基于快速hRISC過程的機(jī)制可以實(shí)現(xiàn)接近100%的單線態(tài)激子產(chǎn)率。然而，由于通過T2→T1的內(nèi)轉(zhuǎn)換過程將不可避免地導(dǎo)致高能級(jí)三線態(tài)激子的損耗，這使得已報(bào)道的具有深藍(lán)光發(fā)射的熱激子材料還未能達(dá)到令人期盼的性能；另外，激子在復(fù)合過程中是否會(huì)直接生成T1激子，也可能是導(dǎo)致目前hRISC無法實(shí)現(xiàn)100%理論值的一個(gè)原因。因此，要打破這類材料的困境，構(gòu)建多通道利用有效地途徑來“回收”利用這些丟失的三重態(tài)激子具有重要意義，這被形象地命名為“激子回收”。



  本文中，華南理工大學(xué)唐本忠院士團(tuán)隊(duì)王志明研究員課題組提出了一種可行的“激子回收”策略，即合理地引入蒽基來增強(qiáng)三線態(tài)-三線態(tài)湮滅過程來將未能被利用于發(fā)光的激子回收轉(zhuǎn)化，成功地構(gòu)建多通道的激子利用途徑。最終，基于該思想，并結(jié)合他們提出的“交叉長(zhǎng)短軸”策略，制備了一種新的深藍(lán)色發(fā)光化合物CAT，并對(duì)其進(jìn)行了充分表征。令人興奮的是，通過結(jié)合瞬態(tài)吸收光譜、理論計(jì)算、磁電致發(fā)光和瞬態(tài)電致發(fā)光測(cè)量，他們?nèi)孀C實(shí)了基于該分子成功實(shí)現(xiàn)熱激子和三重態(tài)-三重態(tài)湮滅過程的多通道激子利用途徑，以及每個(gè)通道可能貢獻(xiàn)的單線態(tài)激子的比例。基于上述表征，器件表現(xiàn)出了高效的激子利用率，且CAT的非摻雜OLED在CIE坐標(biāo)為（0.15，0.087）時(shí)表現(xiàn)出10.39%的優(yōu)異外量子效率，是目前非摻雜深藍(lán)光器件效率的最好結(jié)果之一；且CAT為主體的敏化藍(lán)色熒光OLED也表現(xiàn)了優(yōu)異的性能。更重要的是，首次評(píng)估了這種“多通道”主體敏化器件的工作壽命，在540 cd m-2下實(shí)現(xiàn)了顯著的的LT50（壽命達(dá)到初始亮度的50%）為320小時(shí)。這些結(jié)果充分揭示了“激子回收”策略的意義，并為探索高性能藍(lán)光OLED提供了新的思路。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Advanced Functional Materials上。文章第一作者為華南理工大學(xué)博士生李保璽，共同第一作者為博士生婁敬麗與張翰博士，通訊作者為王志明研究員和唐本忠院士。同時(shí)，衷心感謝其他作者對(duì)本工作的指導(dǎo)和幫助。該工作得到了國家自然科學(xué)基金（21975077，21788102）、廣東省杰出青年基金（2022B1515020084）和發(fā)光材料與器件國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目（(Skllmd-2022-01）等的支持。


  論文信息：

  “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

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202212876

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