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新型聚集诱导延迟荧光(AIDF)材料及高性能OLED器件

  • 2018-06-09
  • 来源:中国材料网
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机发光二极管(OLED)在柔性显示及固态照明等领域具有众多优势,受到学术界和产业界的广泛关注。有机发光材料是决定OLED器件性能的关键材料,研发具有独特光物理机制的新型高效率发光材料是目前发光材料研究的重点和热点。延迟荧光材料能够通过反向系间窜跃过程,将三线态激子转化为单线态激子,实现辐射发光,是提高发光材料激子利用率的有效途径。但是大多数延迟荧光材料往往存在聚集导致荧光猝灭的问题,而且它们的掺杂OLED器件的效率滚降非常严重,极大地影响了材料的实际应用。


针对以上难题,华南理工大学唐本忠院士团队赵祖金教授等近期开发出了一类具有聚集诱导延迟荧光(AIDF)特性的新型有机发光材料。这类材料以苯甲酮为核心受体,以吩噻嗪、吩恶嗪、吖啶以及咔唑为电子供体,形成一种扭曲的不对称电子供-受体结构,具有制备简便,热稳定性和电化学稳定性优良的特点。它们在溶液态下发光很弱,,没有延迟荧光的性质,但在纳米颗粒和纯膜态下能够发射很强的荧光,而且荧光寿命大大增长,表现出显著的延迟荧光特性(图1)。


图1 (A)CP-BP-PXZ在不同水含量(fw)的四氢呋喃/水混合物中的荧光光谱。(B)荧光强度升高(I/I0)与对应水含量(fw)的关系图。(C)CP-BP-PXZ,CP-BP-PTZ和CP-BP-DMAC在四氢呋喃溶液(105 M)中的荧光衰减谱。(D)CP-BP-PXZ在不同水含量(fw)的四氢呋喃/水混合物中的荧光衰减谱。


这类AIDF材料能够有效抑制聚集导致的荧光猝灭和激子湮灭过程,在保证高固态发光效率的同时提高激子利用率。研究人员利用这些AIDF材料制备的非掺杂OLED器件的启动电压低至2.5 V,最大亮度在100000 cd m2以上,最大电流效率、功率效率以及外量子效率分别达到59.1 cd A1,65.7 lm W1和18.4%。该类非掺杂器件不但效率优异而且效率滚降极小,在亮度为1000 cd m2时的电流效率滚降仅为1.2%,该器件的综合性能是目前所报道的非掺杂器件中最好的(图2)。该工作对于高效发光材料的设计开发具有重要的指导意义,同时,AIDF材料对于提高OLED器件的效率和稳定性,简化器件结构和制备工艺等方面也具有明显优势。   

图2 (A)分子结构式(CP-BP-PXZ,CP-BP-PTZ和CP-BP-DMAC)。(B)非掺杂OLED器件结构:ITO/TAPC (25 nm)/emitter (35 nm)/TmPyPB (55 nm)/LiF (1nm)/Al。非掺杂器件的(C)亮度、电流密度与电压对应关系和(D)电流效率、功率效率与亮度对应关系,其中器件A\B\C对应发光材料分别为CP-BP-PXZ,CP-BP-PTZ和CP-BP-DMAC。

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