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《ACS应用材料与界面》:新材料使无重原子OLED外量子效率达到4%

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OLED屏幕当前广泛用于智能手机和电视在内的许多主流产品。OLED具有成本低,重量轻,柔性好,易于修改等优点,是理想的显示材料。

然而,目前实现商业上可行的量子效率的OLED含有稀有金属原子,如铱和铂,这增加了成本并降低了可持续性。现在,一个国际团队报告了同类产品中性能最好的无重原子OLED。

该研究已发表在《美国化学学会应用材料与界面》(ACS Applied Materials&Interfaces)。

虽然不含重原子(如稀有金属和卤素)的OLED是降低成本和提高产品长期生存能力的不二选择,但目前可用的无重原子发射极存在局限性。

被称为热激活延迟荧光(TADF)发射极材料虽有效,但其宽发射光谱特性使得它更适合用作光源,而不是用作显示应用所需的精确发射极。

另一种是室温磷光(RTP)发射极。但是由于器件中长寿命三重态激子的猝灭,使用它的OLED的效率很低,只有<1%。

因此,研究人员结合了TADF和RTP现象的机制,产生了一种混合发射极,它结合了上述两种特征。这一TADF/RTP材料称为SiAz,只含有碳,氢,氮和硅原子,这些元素在自然界中广泛存在,因从SiAz也可以广泛使用。

研究人员解释道,“发射材料激发态的能级间隙决定了材料在激发和发射时的行为方式,结合这两种机制意味着可以改变激子分子在不同的自旋和能量状态之间的转变方式,从而产生想要的整体特性。特别是,通过调节能级,材料可以利用热上转换系统来产生RTP。”

研究人员通过仔细选择发射分子所浸渍的主体材料,实现了对能级的高度控制,使发射分子能量最低的三重态激发态热激活跃迁到能量较高的三重态。

SiAz材料已成功应用于器件中,实现了4%的外量子效率,这是目前报道的基于RTP的无重原子OLED中最好的。

研究人员称“希望进一步努力理解这些混合系统的结构-性能关系”,以便“能够确定未来清晰的设计原则。”并表示其“所演示的控制技术的应用有望催生无重原子OLED产品和高分辨率生物成像剂的广泛供应。“

编译/前瞻经济学人APP资讯组

论文链接:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c17295

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