Исследователи разрабатывают высокоэффективные синие органические светодиоды на основе термоактивируемого материала замедленной флуоресценции.

Органические светодиоды (OLED) стали ведущей технологией отображения. Люминесцентный материал является основным компонентом органических светодиодов. Материалы с термической активированной замедленной флуоресценцией (TADF) стали многообещающими излучателями для создания высокоэффективных органических светодиодов.

Синие TADF-OLED сталкиваются с более выраженными проблемами снижения эффективности и деградации материалов по сравнению с их зелеными и красными аналогами из-за образования высокоэнергетических экситонов в результате бимолекулярных реакций долгоживущих возбужденных состояний.

Чтобы проложить путь для будущих применений TADF-OLED, крайне важно разработать усовершенствованные молекулы синего TADF с чрезвычайно коротким временем жизни экситонов, в идеале в наносекундном масштабе. Одновременное достижение высокого квантового выхода фотолюминесценции (PLQY), сверхкороткого времени жизни экситонов и подавления концентрационного тушения в материалах TADF желательно, но сложно.

В исследовании, опубликованном в Передовые материалыИсследовательская группа под руководством профессора Лу Цаньчжуна из Фуцзяньского института исследований структуры вещества Китайской академии наук сообщила о новой стратегии разработки высокоэффективных материалов синего TADF и разработала синий материал TADF с высокой эффективностью выбросов. наносекундный срок службы излучения и эффективное подавление концентрационного тушения, что позволяет реализовать высокопроизводительные нелегированные и легированные синие OLED.

Исследователи разработали и синтезировали молекулу TADF типа акцептор-донор-акцептор (ADA), а именно 2BO-sQA, несущую донор диспирофлуорен-хинолиноакридина (sQA) и два кофациальных акцептора триарилбора (BO) с кислородными мостиками, которые почти ортогональны sQA. донор.

Эта уникальная молекулярная структура позволяет достичь чрезвычайно узкой синглет-триплетной энергетической щели, тем самым ускоряя обратное межкомбинационное пересечение и достигая сверхкороткого времени жизни излучения. Такое короткое время жизни задержанной флуоресценции необычно для высокоэффективных материалов TADF и, как ожидается, будет полезно для уменьшения аннигиляции экситонов в излучающем слое и подавления спада эффективности при высоких уровнях яркости.

Молекулярная жесткость и внутримолекулярные взаимодействия также эффективно подавляют безызлучательные переходы, обеспечивая высокую эффективность излучения. Жесткая трехмерная молекулярная архитектура ADA может эффективно подавлять гашение эмиссии, вызванное агрегацией, при высоких концентрациях легирования. Пленки, содержащие 2BO-sQA в концентрациях от 10 до 100% масс., демонстрируют высокие значения PLQY от 99% до 86%.

Органические светодиоды, использующие 2BO-sQA в качестве концевого люминесцентного излучателя, продемонстрировали превосходные электролюминесцентные характеристики без существенной зависимости от концентрации, поддерживая максимальную внешнюю квантовую эффективность (EQEmax) на уровне более 30% для концентраций легирования в диапазоне от 10 до 70% масс. Примечательно, что нелегированный синий OLED достиг рекордно высокого максимального EQE 26,6% с небольшим спадом эффективности 14,0% при яркости 1000 кд м.^-2.

Гиперфлуоресцентные ОСИД, использующие 2BO-sQA в качестве сенсибилизатора и v-DABNA в качестве терминальной легирующей добавки, реализуют узкополосное темно-синее излучение с высокими EQE до 32,3%. Спад EQE при 1000 кдм^-2 значительно снизился с 40,1% для контрольного устройства до 14,5% для гиперфлуоресцентного OLED с 40 мас.% 2BO-sQA, что, вероятно, связано с коротким временем жизни экситонов сенсибилизатора.

Эти результаты продемонстрировали потенциал 2BO-sQA в качестве сенсибилизатора для создания высокопроизводительных органических светодиодов с темно-синей гиперфлуоресценцией.

Это исследование проливает новый свет на разработку идеальных материалов синего TADF, которые одновременно демонстрируют высокую эффективность излучения, сверхкороткое время жизни экситонов и подавленное концентрационное тушение, что крайне желательно для создания высокопроизводительных синих органических светодиодов.