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研究:单层纯蓝色超荧光OLED,稳定性高、低成本

   2025-07-22 Nature今日新材料4780
核心提示:基于热激活延迟荧光的蓝色有机发光二极管,存在稳定性低和发射范围宽的问题。超荧光Hyperfluorescence(在热激活延迟荧光发射体上,产生的激发态被转移到具有窄发射光谱的荧光终端发射体)有望提高颜色纯度和稳定性。然而,在较小间隙终端发射极上,直接电荷俘获导致直接发射损失、抑制电荷传输和电荷不平衡。

基于热激活延迟荧光的蓝色有机发光二极管,存在稳定性低和发射范围宽的问题。超荧光Hyperfluorescence(在热激活延迟荧光发射体上,产生的激发态被转移到具有窄发射光谱的荧光终端发射体)有望提高颜色纯度和稳定性。然而,在较小间隙终端发射极上,直接电荷俘获导致直接发射损失、抑制电荷传输和电荷不平衡。

今日,德国马普高分子所Oskar Sachnik,Gert-Jan. A. H. Wetzelaer等,在Nature Materials上发文,报道了单层纯蓝色超荧光有机发光二极管,不会受到终端发射极上电荷俘获的影响。

研究表明,热激活延迟荧光敏化剂的能量无序,具有较小能隙的终端发射体存在,而不影响电荷传输。因此,单层有机发光二极管的稳定性优势,可以与无陷阱超荧光相结合,从而产生纯蓝色发射、简单器件结构、高量子和功率效率以及最先进的操作稳定性

Pure-blue single-layer organic light-emitting diodes based on trap-free hyperfluorescence. 

基于无陷阱超荧光的纯蓝色单层有机发光二极管。

图1:纯蓝色超荧光单层OLED的器件布局。

图2:发射层中的电荷传输。

图3:能量无序与陷阱深度影响示意图。

图4:发射层的模拟态密度density-of-states,DOS分布。

图5:单层纯蓝色超荧光OLED的器件性能。

研制"无陷阱"纯蓝超荧光单层OLED。该器件采用新型热活化延迟荧光(TADF)敏化剂DBA-DI与窄谱终端发射体ν-DABNA的组合,通过巧妙利用材料能量无序特性(σ≈0.14 eV),彻底消除传统超荧光器件中电荷陷阱问题。器件实现475 nm纯蓝发射(半峰宽仅22 nm),外量子效率达25%,工作寿命超700小时(初始亮度1000 cd/m²),同时具备2.4V超低启亮电压。单层结构设计摒弃传统多层堆叠,为高稳定性、低成本蓝光OLED开辟新路径。

TADF敏化剂:氧桥硼基分子DBA-DI(能隙2.98 eV)

终端发射体:多共振TADF分子ν-DABNA(能隙2.65 eV)

主体材料:氰基修饰的mCBP-CN(提升电子传输)

电极:PEDOT:PSS:PFI阳极/TPBI/Ba/Al阴极


文献链接

Sachnik, O., Kinaret, N., Saxena, R. et al. Pure-blue single-layer organic light-emitting diodes based on trap-free hyperfluorescence. Nat. Mater. (2025).
 https://doi.org/10.1038/s41563-025-02294-8

 
标签: 蓝色荧光 OLED
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