Small Science:同位素主体材料提升TADF-OLED稳定性

TADF(Thermally Activated Delayed Fluorescence,热活化延迟荧光)材料为第三代发光材料,具有综合磷光、荧光材料优点,可在不使用重金属的情況下,仍具有 100%发光效率,且兼具容易合成与成本较低之优势,引起了研究者的极大兴趣。九州大学 Chihaya Adachi教授为TADF 材料的发现者,Adachi 教授认为,只要通过适当的分子结构设计,使单重激发态与三重激发态的能级差小于 0.1 eV,则逆系统间跨越(Reverse InterSystem Crossing,RISC)的可能性将增加,使得原本多以热运动方式散失能量的三重态激子,能回到单重态而发光,达到理论上与磷光材料相同的 100%內部量子效率。自从2012年报道高效的TADF-OLED以来,研究者不断提高其发光效率和色纯度。然而,TADF-OLED的器件稳定性仍然阻碍着其商业化应用的进程。

通过在TADF或磷光OLED器件中使用化学稳定的主体材料,可以显著提高OLED器件的稳定性。在磷光OLED领域,已经报道了使用氘化主体来延长器件寿命的工作,但氘化主体在改善OLED器件稳定性方面的机制尚不清楚。最近,九州大学的Adachi教授团队首次报道了氘化主体材料提高TADF-OLED器件稳定性的工作,并解释了氢/氘同位素效应提高OLED稳定性的原因。文章比较了两个主体材料PYD2Cz和PYD2Cz- d16(氘化),表征结果显示氘代能够提升材料的无定形特性,且PYD2Cz- d16薄膜密度高于PYD2Cz薄膜,带来了更平衡的载流子传输性质。同时,PYD2Cz- d16中的C-d键相比于C-H键在动力学上更稳定,有利于TADF-OLED器件的稳定性提升。当使用PYD2Cz- d16为主体材料时,绿光TADF-OLED器件的LT95(1000 cd/m2)提升了1.7倍,蓝光TADF-OLED的LT50(1000 cd/m2)也提高了约1倍。相关结果发表在Small Science上。