白光有机电致发光技术取得新突破

白光有机电致发光技术(WOLED)作为新一代重要的两种固体光源技术之一,近年来受到了广泛的关注。荧光/磷光杂化机制的白光有机电致发光技术(F/P-WOLED)是荧光和磷光相结合的一种全新白光OLED实现途径。自2006年Forrest等人在Nature上首次报道后,F/P-WOLED就被认为是最理想和最有可能实现高效率、长寿命WOLED的途径。然而文献已报道的F/P-WOLED器件都采用的是复杂的多发光层结构(Nature 2006, 440, 908; Adv. Mater. 2007, 19, 3672; Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 1319),这大大的限制了F/P-WOLED器件的制备和应用。

        为了解决这一问题,中国科学院理化技术研究所张晓宏课题组与香港城市大学 Chun-Sing Lee 教授合作,通过对F/P-WOELD发光机制的探索,提出了基于浓度控制方法的在单发光层内对单重态激子和三重态激子实现调控的新策略。即在特定的掺杂浓度区间内,实现主体材料上生成的单重态激子与三重态激子的分离和高效利用,其中单重态激子激发荧光主体材料,三重态激子激发磷光掺杂材料,从而最终实现高效的白光发射。

         在具体器件设计中,利用一种具有高效蓝光荧光发射和较高三重态能级的蓝光荧光材料DADBT,和橙光磷光材料Ir(2-phq)3构建了单发光层F/P-WOLED器件,通过不同Ir(2-phq)3掺杂浓度的DADBT薄膜光谱的光致光谱的测试,证明了主体材料上产生的单重态激子与三重态激子可以成功实现分离并分别被高效利用。其中,基于ITO/NPB (30 nm)/TCTA (10 nm)/DADBT : 0.1 wt% Ir(2-phq)3(30 nm)/TPBI (30 nm)/LiF (1.5 nm)/Al 的单发光层 F/P-WOLED 表现出了非常优异的性能。器件开启电压低至2.4V,最大总外量子效率达到26.6%,最大总功率效率达到67.2 lm/W。这一结果已经达到了目前所有已报道的白光有机电致发光器件中的最好水平,进一步证明了利用该策略实现单发光层 F/P-WOLED 的可行性。