Advanced Functional Materials:铜(1)配合物敏化剂实现极低效率滚降的高性能有机发光二极管

有机发光二极管(OLED)作为商用化的新型显示技术,一直是信息与材料交叉学科领域的研究热点之一。目前商用的OLED发光材料仍以传统荧光材料与重金属配合物磷光材料为主,而近十年崛起的第三代热活化延迟荧光(TADF)材料尚未在商业化获得突破,其原因主要是因为TADF材料的色纯度低和器件寿命短等问题。为了解决这些问题,将TADF材料作为敏化剂辅助捕获三线态激子,继而将能量转移给发光客体是有效实现高色纯度、高效率和长寿命兼备的OLED器件的一条有效途径。但是,由于传统有机TADF材料具有较长的延迟寿命(~5 μs)和较慢的三线态到单线态反向系间窜跃速率(kRISC ~ 104–107 s−1),导致其器件在高电流密度下具有严重的效率滚降问题,进而使得其器件工作寿命减短,阻碍了TADF材料的商用化进程。因此,目前亟待筛选或开发更高效的TADF敏化剂体系。

图1. 传统有机TADF材料与铜(І)配合物分别作为敏化剂时能量传递机制示意图。

最近,武汉大学龚少龙教授课题组与深圳大学杨楚罗教授课题组联合报道了一种铜(1)配合物作为TADF敏化剂的策略,在高效率、低滚降OLED方面取得了重要进展。该工作首次采用具有超短延迟寿命和快速反向系间窜跃速率的一价铜配合物(MAC*)Cu(Cz)作为TADF敏化剂,分别敏化传统荧光客体TBRb和窄发射TADF客体BN3,在高效利用三线态激子的同时还能有效抑制高电流密度下三线态激子的淬灭过程,实现了高效率与低滚降兼备的OLED器件。在(MAC*)Cu(Cz)作为敏化剂的策略下,基于传统荧光客体TBRb的器件在10,000 nits的高亮度下实现了14.6%的最大外量子效率和12.0%的超低效率滚降,并且该敏化器件的寿命与未敏化器件相比有了约15倍的提升。另外,利用该铜(І)配合物敏化多重共振TADF客体BN3实现了半峰宽为46 nm的黄光窄发射和高达26.5%的最大外量子效率,这是目前报道的基于黄光多重共振TADF体系的最高器件效率。光物理研究表明, 铜(І)配合物敏化剂超快的反向系间窜跃速率以及敏化剂与客体之间的高效Förster能量转移过程是实现上述优异电致发光性能的主要因素。该工作不仅验证了铜(І)配合物作为TADF敏化剂实现高效率、低滚降OLED器件的有效性,还为TADF敏化OLED器件走向商用化提供了新的途径。该论文第一作者为武汉大学化学与分子科学学院博士生詹丽思。

图2. 左:铜(І)配合物,TBRb,BN3的分子结构;右:基于铜(І)配合物敏化体系与非敏化体系电致发光器件的外量子效率与亮度曲线以及电致发光光谱。

论文信息:

Copper(I) Complex as Sensitizer Enables High-Performance Organic Light-Emitting Diodes with Very Low Efficiency Roll-Off

Lisi Zhan, Ao Ying, Yanyu Qi, Kailong Wu, Yang Tang, Yao Tan, Yang Zou, Guohua Xie, Shaolong Gong*, Chuluo Yang*

Advanced Functional Materials

DOI: 10.1002/adfm.202106345

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202106345