北京化工大學材料學院閆壽科教授和任忠杰副教授團隊在國際著名期刊《Nature Reviews Materials》(IF: 51.9)上發表了題為“All-organic thermally activated delayed fluorescence materials for organic light-emitting diodes”的綜述文章,系統闡述并歸納了全有機熱激活延遲熒光(TADF)的機理及TADF材料的研究進展。本文的共同第一作者為材料學院博士生劉玉超、李晨森,通訊作者為閆壽科教授、任忠杰副教授以及英國杜倫大學Martin R. Bryce教授。
圖1. (a)典型的OLED器件結構。(b) TADF-OLED中的電致發光機理。(c)TADF-OLED器件最大外量子效率的發展歷程。
有機發光二極管(OLED)被認為是最有希望的新一代顯示和照明技術而被廣泛研究。第一代OLED器件是基于熒光材料,只能利用25%單重態激子,這就造成了器件工作過程中量子效率的極大損失。第二代OLED器件是基于磷光材料,盡管有機金屬磷光材料可以通過重原子效應來增大自旋-軌道耦合,綜合利用25%單重態和75%三重態激子,但貴重金屬的使用和器件的不穩定性仍然限制了其進一步的商業化。 2009年,熱激發延遲熒光(Thermally Activated Delayed fluorescence, TADF)材料開始應用于OLED。TADF材料可以通過反向系間穿越綜合利用單重態和三重態激子,理論內量子效率可以達到100%,因此,它是有前途的下一代OLED材料。該綜述首先介紹TADF的機理,表明三線態-單線態帶隙差,自旋-軌道耦合強度,分子的剛性以及光電穩定性等都對TADF材料的效率具有明顯的影響(見圖1)。另外,該綜述從TADF有機小分子材料、樹枝狀大分子材料以及聚合物材料等出發,全面介紹了目前高效TADF材料的合成策略和器件設計思路。通過合理的給受體單元的選擇和設計,連接單元的引入以及扭轉角的控制,TADF分子的光物理特征和發光效率可以被有效的調節。最后,對純有機TADF材料的未來發展方向進行了展望。
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