2024年2月15日，Chem在線發表了深圳大學楊楚羅教授團隊在有機發光二極管（OLED）研究領域的最新成果。
前沿OLED應用場景，諸如虛擬現實、透明顯示需要在高亮度（超過10,000尼特）下工作，這對高亮度水平下的電致發光器件外量子效率（EQE）提出了高要求，甚至超越了最大外量子效率本身的重要性。為了在高亮度下實現高效的電致發光，發光材料需要兼具高激子利用率和短激子壽命。近年來，多重共振（multi-resonance, MR）熱活化延遲熒光（thermally activated delayed fluorescence, TADF）分子因其兼具窄譜帶發射和高光致發光量子效率（PLQY），成為未來高清顯示OLED中極具前景的發光材料。TADF發光材料的反向隙間竄躍速率（kRISC）對于實現具有低效率衰減的高性能OLED至關重要，然而，MR-TADF發光材料固有的、原子定域化的分子前線軌道分布特性通常導致其反向隙間竄躍過程較慢，使得其相應器件在高亮度下效率滾降明顯。因此，設計具有高隙間竄躍速率（kRISC）的MR-TADF材料具有重要意義。2022年，楊楚羅教授團隊已報道了通過在MR分子骨架中引入重原子硒以增強SOC，提升MR-TADF材料kRISC的方法（Nat. Photonics2022,16, 803-810）。隨后，楊楚羅教授團隊又于2023年報道了通過在MR骨架外圍修飾電子給體，引入長程電荷轉移激發態提升MR-TADF材料kRISC的方法（J. Am. Chem. Soc.2023,145, 12550-12560）。但總的來看，與基于重金屬銥和鉑配合物的傳統磷光器件相比，MR-TADF材料的滾降仍然較大，亟待開發更加有效的提升MR-TADF反向隙間竄躍速率的方法。
為了解決這一難題，深圳大學楊楚羅教授、鄒洋副教授等報道了利用長程電荷轉移激發態和重原子效應協同提高MR-TADF反向隙間竄躍速率的策略。根據這個策略設計的MR-TADF材料兼具快速的反向隙間竄躍速率（kRISC達2.2 × 106s-1），快速的輻射躍遷速率（kr達4.9 × 107s-1）和接近100%的熒光量子產率（PLQY）。得益于這些優異的光物理性質，相應的電致發光器件實現了近30%的最大外量子效率，并且在不引入貴重金屬的情況下，其器件展現出超低的效率滾降，在10,000 尼特的亮度下保持25.1%的EQE，甚至在100,000尼特亮度下仍具有超過15%的EQE。這項研究提供了一種新穎而有效的分子設計方法以解決OLED中的效率衰減問題，有望應用于諸如虛擬現實、透明顯示等前沿OLED顯示應用場景。
相關成果以“Acceleration of reverse intersystem crossing in multi-resonance TADF emitter”為題發表在國際著名期刊Chem，期刊影響因子23.5，中科院JCR一區，為Cell姊妹刊。據悉，這是深圳大學在該期刊發表的第一篇以深圳大學為第一單位的研究型論文。深圳大學材料學院楊楚羅教授為論文唯一通訊作者，鄒洋副教授為論文第一作者。該研究得到了國家自然科學基金委員會重點項目和深圳市科技創新委員會的資助。論文詳情請見：Chem,2024, DOI: 10.1016/j.chempr.2024.01.018。
（來源 深圳大學材料學院）
