2024年2月15日，Chem在线发表了深圳大学杨楚罗教授团队在有机发光二极管（OLED）研究领域的最新成果。
前沿OLED应用场景，诸如虚拟现实、透明显示需要在高亮度（超过10,000尼特）下工作，这对高亮度水平下的电致发光器件外量子效率（EQE）提出了高要求，甚至超越了最大外量子效率本身的重要性。为了在高亮度下实现高效的电致发光，发光材料需要兼具高激子利用率和短激子寿命。近年来，多重共振（multi-resonance, MR）热活化延迟荧光（thermally activated delayed fluorescence, TADF）分子因其兼具窄谱带发射和高光致发光量子效率（PLQY），成为未来高清显示OLED中极具前景的发光材料。TADF发光材料的反向隙间窜跃速（kRISC）对于实现具有低效率衰减的高性能OLED至关重要，然而，MR-TADF发光材料固有的、原子定域化的分子前线轨道分布特性通常导致其反向隙间窜跃过程较慢，使得其相应器件在高亮度下效率滚降明显。因此，设计具有高隙间窜跃速率（kRISC）的MR-TADF材料具有重要意义。2022年，杨楚罗教授团队已报道了通过在MR分子骨架中引入重原子硒以增强SOC，提升MR-TADF材料kRISC的方法（Nat. Photonics2022,16, 803-810）。随后，杨楚罗教授团队又于2023年报道了通过在MR骨架外围修饰电子给体，引入长程电荷转移激发态提升MR-TADF材料kRISC的方法（J. Am. Chem. Soc.2023,145, 12550-12560）。但总的来看，与基于重金属铱和铂配合物的传统磷光器件相比，MR-TADF材料的滚降仍然较大，亟待开发更加有效的提升MR-TADF反向隙间窜跃速率的方法。
为了解决这一难题，深圳大学杨楚罗教授、邹洋副教授等报道了利用长程电荷转移激发态和重原子效应协同提高MR-TADF反向隙间窜跃速率的策略。根据这个策略设计的MR-TADF材料兼具快速的反向隙间窜跃速率（kRISC达2.2 × 106s-1），快速的辐射跃迁速率（kr达4.9 × 107s-1）和接近100%的荧光量子产率（PLQY）。得益于这些优异的光物理性质，相应的电致发光器件实现了近30%的最大外量子效率，并且在不引入贵重金属的情况下，其器件展现出超低的效率滚降，在10,000 尼特的亮度下保持25.1%的EQE，甚至在100,000尼特亮度下仍具有超过15%的EQE。这项研究提供了一种新颖而有效的分子设计方法以解决OLED中的效率衰减问题，有望应用于诸如虚拟现实、透明显示等前沿OLED显示应用场景。
相关成果以“Acceleration of reverse intersystem crossing in multi-resonance TADF emitter”为题发表在国际著名期刊Chem，期刊影响因子23.5，中科院JCR一区，为Cell姊妹刊。据悉，这是深圳大学在该期刊发表的第一篇以深圳大学为第一单位的研究型论文。深圳大学材料学院杨楚罗教授为论文唯一通讯作者，邹洋副教授为论文第一作者。该研究得到了国家自然科学基金委员会重点项目和深圳市科技创新局的资助。论文详情请见：Chem,2024, DOI: 10.1016/j.chempr.2024.01.018。
材料学院
2024年2月27日
撰稿：邹洋、曹怡红 审核：王东、王雷
