有机发光二极管(OLED)具有自发光、高对比度、柔性轻薄等优点,目前广泛应用于智能手机显示领域。OLED的发展离不开发光材料效率的提高。相比于较为成熟的磷光材料而言,热活化延迟荧光(TADF)材料成本低廉,并且可以通过快速的反向系间窜越(RISC)过程在OLED器件中实现100%的激子利用率,成为了近年OLED研究领域的热点。然而,目前报道的一些TADF-OLED体系仍存在一些缺陷,比如载流子传输不平衡、激子湮灭严重等,使得这些OLED器件在高亮度下普遍都有较严重的效率滚降,很大程度上限制了其实际应用。

在本项工作中,该团队设计合成并系统研究了一个新型绿光材料SBF-BP-DMAC。相比于溶液态,SBF-BP-DMAC在聚集态中表现出荧光增强的行为(聚集增强发光,AEE)和更加显著的延迟荧光现象。随后,该团队系统地研究了SBF-BP-DMAC的电致发光性能,制备了一系列OLED器件。SBF-BP-DMAC的非掺杂器件的启亮电压为2.5V,最大电流效率、功率效率和外量子效率分别高达67.2 cd A–1、65.9 lm W–1 和 20.1%,而掺杂器件的最大效率则高达79.1 cd A–1、70.7 lm W–1和24.5%。此外,该团队以橙光磷光材料Ir(tptpy)2acac为客体、SBF-BP-DMAC为主体制备了高效率的橙光器件以及光谱稳定的暖白光器件。其中,橙光器件的启亮电压仅为2.3V,最大效率达到了88.0 cd A–1、108.0 lm W–1和26.8%,最大亮度超过100000 cd m–2;暖白光器件的最大正视效率为69.3 cd A–1、45.8 lm W–1和21.0%。上述的器件在高亮度下的效率滚降很小,有进一步实际应用的潜力。
此外,该团队通过研究SBF-BP-DMAC的传输特性、磷光器件中的能量转移与电荷捕获行为等,阐明了器件的高效率和低效率滚降的原因。作者认为,对于该工作中的磷光器件,激子主要在主体材料SBF-BP-DMAC上复合,再经过高效的RISC和Förster能量转移过程,在客体Ir(tptpy)2acac上进行辐射跃迁,发出橙光。在此过程中,三线态-三线态激子湮灭等非辐射失活过程被有效抑制,提高了器件在高亮度下的效率稳定性。
该工作设计的材料有机结合了AEE、TADF和双极载流子传输的特性,能够同时满足高效主体材料和客体材料的要求,为后续OLED材料体系的发展提供了有益的参考。相关论文在线发表在Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm.202000019)上。