Forskere udvikler højtydende blå organiske LED'er baseret på termisk aktiveret forsinket fluorescensmateriale

Organic light-emitting diodes (OLED'er) er blevet en førende skærmteknologi. Det selvlysende materiale er en kernekomponent i OLED'er. Termisk aktiveret forsinket fluorescens (TADF) materialer har vist sig som lovende emittere til at opnå højeffektive OLED'er.

Blå TADF-OLED'er står over for mere udtalte problemer med effektivitets-roll-off og materialenedbrydning sammenlignet med deres grønne og røde modstykker på grund af dannelsen af ​​højenergi-excitoner gennem bimolekylære reaktioner af langlivede exciterede tilstande.

For at bane vejen for fremtidige TADF-OLED-applikationer er det afgørende at udvikle avancerede blå TADF-molekyler med ekstremt korte excitonlevetider, ideelt set i nanosekundskalaen. Samtidig opnåelse af et højt fotoluminescens kvanteudbytte (PLQY), ultrakort excitonlevetid og undertrykt koncentrationsslukning i TADF-materialer er ønskeligt, men alligevel udfordrende.

I en undersøgelse offentliggjort i Advanced Materials , en forskergruppe ledet af prof. Lu Canzhong fra Fujian Institute of Research on the Structure of Matter af det kinesiske videnskabsakademi rapporterede en ny strategi for design af højtydende blå TADF-materialer og udviklede et blåt TADF-materiale med høj emissionseffektivitet, nanosekunds emissionslevetid og effektivt undertrykt koncentrationsslukning, hvilket muliggør realisering af højtydende ikke-dopede og dopede blå OLED'er.

Forskerne designet og syntetiserede et acceptor-donor-acceptor (A-D-A) type TADF-molekyle, nemlig 2BO-sQA, der bærer en dispirofluoren-quinolinoacridin (sQA) donor og to cofaciale oxygen-brokoblede triarylbor (BO) acceptorer, som er næsten ortogonale i forhold til donor.

Denne unikke molekylære struktur gør det lettere at opnå et ekstremt snævert singlet-triplet energigab, og derved accelerere omvendt krydsning mellem systemet og opnå ultrakorte emissionslevetider. En så kort forsinket fluorescenslevetid er ualmindelig i højeffektive TADF-materialer og forventes at være gavnlig til at afbøde exciton-annihilation i det emitterende lag og undertrykke effektivitets-roll-off ved høje luminansniveauer.

Den molekylære stivhed og intramolekylære interaktioner hæmmer også effektivt ikke-strålende overgange, hvilket sikrer høj emissionseffektivitet. Stiv tredimensionel A-D-A molekylær arkitektur kan effektivt undertrykke aggregering forårsaget af emissionsslukning ved høje dopingkoncentrationer. Filmene, der indeholder 2BO-sQA, med koncentrationer fra 10 vægt% til 100 vægt%, udviser høje PLQY'er på 99% til 86%.

OLED'erne, der anvender 2BO-sQA som den terminale luminescerende emitter, demonstrerede fremragende elektroluminescerende egenskaber uden signifikant afhængighed af koncentration, idet de bibeholdt maksimal ekstern kvanteeffektivitet (EQEmax) på over 30 % for dopingkoncentrationer i området fra 10 til 70 vægt%. Bemærkelsesværdigt opnåede den ikke-dopede blå OLED en rekordhøj maksimal EQE på 26,6 % med en lille effektivitets-roll-off på 14,0 % ved en luminans på 1.000 cd m ^-2 .

Hyperfluorescens-OLED'er, der anvender 2BO-sQA som sensibilisator og v-DABNA som den terminale dopant, realiserede smalbåndet dybblå emission med høje EQE'er på op til 32,3 %. EQE roll-off ved 1.000 cd m ^-2 faldt signifikant fra 40,1 % for kontrolenheden til 14,5 % for hyperfluorescens OLED med 40 vægt% 2BO-sQA, sandsynligvis tilskrevet sensibilisatorens korte excitonlevetid.

Disse resultater demonstrerede potentialet af 2BO-sQA som en sensibilisator for at opnå højtydende dybblå hyperfluorescens OLED'er.

Denne undersøgelse kaster nyt lys over udviklingen af ​​ideelle blå TADF-materialer, der samtidig udviser høj emissionseffektivitet, ultrakort excitonlevetid og undertrykt koncentrationsslukning, hvilket er yderst ønskeligt for at opnå højtydende blå OLED'er.