深大在高功率效率、长寿命WOLEDs研究领域取得进展

9月14日，深圳大学杨楚罗教授团队在国际学术界著名的综合性期刊Nature Communications（《自然·通讯》）上发表题为“Harmonization of rapid triplet up-conversion and singlet radiation enables efficient and stable white OLEDs”（协调三线态上转换和单线态辐射获得高效且稳定的白光有机发光二极管）的研究论文。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-52401-7。

白光有机发光二极管（WOLEDs）作为新型显示和照明技术，已受到学术界和产业界的广泛关注。基于热活化延迟荧光（TADF）材料的WOLEDs，在实现高功率效率的同时，无需引入贵金属，具有环保和成本低的优势，具有巨大的应用前景。然而相应的器件稳定性一直制约着TADF材料在WOLEDs中的应用与发展。如何在保持高效率的同时，提升器件的稳定性，是目前WOLEDs实现商业化面临的主要挑战。

近期，深圳大学杨楚罗教授团队针对这一难题，提出了一种“协调三线态上转换和单线态辐射”的策略，通过巧妙地利用给-受体（D-A）型TADF材料和多重共振TADF（MR-TADF）材料的特点，构建了高效且稳定的WOLEDs。

具体来说，具有快速反向系间窜越速率（kRISC）的D-A型TADF材料可以高效地将三线态激子上转换到单线态，一部分单线态激子通过辐射跃迁产生蓝光发射，剩余的激子迅速通过Förster能量转移（FET）到黄光MR-TADF材料的单线态。随后，利用黄光MR-TADF材料较高的辐射跃迁速率（kr），产生高效的黄光发射。

利用这一策略制备白光器件，最大外量子效率（EQE）可达39%，最大功率效率为190 lm/W，器件稳定性较对比器件提升4.5倍，在初始亮度为1000 cd m-2时，LT80（亮度衰减到初始亮度80%的时间）达到446 h。

基于该策略，我们进一步扩展到其他材料组合，以提升白光的色彩质量。以mMDBA-DI和MR-O分别作为蓝光和黄光组分，实现了色坐标为（0.33.0.34）的标准白光发射，显色指数CRI接近70，且最大EQE为35.8%，在改善白光色彩质量的同时，仍然保持了较高的器件效率。这些结果说明了我们设计策略的普适性，展示了在商业化的白光OLED技术上的应用前景。

Fig.1 | Design strategy. Schematic representation of the strategy developed in this work: employing D-A type TADF materials (lower left) with rapid kRISC as the blue emitter and MR-TADF materials (lower right) with fast kr as the yellow emitter. B, Y, D, A, kRISC, kISC, and kr refer to blue emitter, yellow emitter, donor, acceptor, reverse intersystem crossing rate, intersystem crossing rate, and radiative decay rate, respectively.

Nature Communications（《自然·通讯》）最新影响因子为14.7，属于中科院一区期刊。深圳大学光学工程专业博士生黄曼莉为本研究工作的唯一第一作者，深圳大学材料学院杨楚罗教授为唯一通讯作者，深圳大学为唯一通讯单位。该研究得到了国家自然科学基金委重点项目、广东省基础与应用基础研究基金、深圳市科技创新局、深圳大学登峰团队项目的资助。（来源：深圳大学材料学院）

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