超高清顯示對(duì)有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）的性能提出了越來(lái)越高的要求。近年來(lái)，多重共振型熱活化延遲熒光（MR-TADF）材料因高效的窄帶發(fā)射特性而得到發(fā)展，在實(shí)現(xiàn)高效率高色純度OLED方面具有潛力。然而，MR-TADF分子通常表現(xiàn)出較長(zhǎng)的激子壽命，使其器件特別是藍(lán)光OLED的穩(wěn)定性面臨挑戰(zhàn)。快速高效的激子利用是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定高效藍(lán)光器件的關(guān)鍵解決方案。為此，研究人員使用較短激子壽命的磷光材料和TADF材料作為MR-TADF材料的敏化劑，即采用磷光敏化熒光（PSF）和TADF敏化熒光（TSF）策略，提升了MR-TADF器件性能。而在PSF和TSF機(jī)制中，激子利用的效率和速率受到自旋統(tǒng)計(jì)和躍遷禁阻的限制。

近日，中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所盧燦忠團(tuán)隊(duì)以d-f躍遷的雙線態(tài)發(fā)光稀土配合物作為敏化劑，提出并實(shí)施了藍(lán)光OLED敏化新策略——雙線態(tài)敏化熒光（DSF）。由于雙線態(tài)激子生成不受限于自旋統(tǒng)計(jì)，且雙線態(tài)輻射躍遷和能量轉(zhuǎn)移沒有自旋躍遷禁阻的限制，該策略實(shí)現(xiàn)了激子的高效且快速利用，從而獲得了高性能深藍(lán)光OLED。

該研究以雙線態(tài)發(fā)射的稀土配合物Ce^-2為敏化劑，以MR-TADF材料ν-DABNA為終端發(fā)射材料，制備了DSF-OLED。實(shí)驗(yàn)顯示，DSF-OLED發(fā)光層中Ce(III)捕獲空穴氧化為Ce(IV)，進(jìn)而與注入的電子結(jié)合形成雙線態(tài)的Ce(III)*。Ce(III)配合物獨(dú)特的空穴捕獲和電子傳輸能力，保證發(fā)光層形成雙線態(tài)激子，再通過Förster能量傳遞（FRET）將能量轉(zhuǎn)移至客體分子。由于規(guī)避了涉及三線態(tài)的慢激子動(dòng)力學(xué)過程，DSF系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了極快的FRET，且FRET效率達(dá)93.5%。由于具有較高的激子利用率和較短的激子停留時(shí)間，DSF-OLED實(shí)現(xiàn)了高效的深藍(lán)光發(fā)射，最大外量子效率為30.0%，相比于敏化前的器件效率（9.5%）提升了兩倍多，最大亮度從3742 cd m^-2增加到23860 cd m^-2，在1000 cd m^-2的亮度下CIE色坐標(biāo)為（0.13,0.14），效率滾降僅為14.7%。與傳統(tǒng)的PSF-OLED和TSF-OLED相比，DSF-OLED的效率、色純度、效率滾降等綜合性能指標(biāo)具有優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，相較于同等條件下制備和表征的非敏化器件，DSF-OLED運(yùn)行壽命有顯著提升。

DSF策略在實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定、高色純度的藍(lán)光OLED方面具有潛力，有望在實(shí)現(xiàn)超高清OLED顯示中發(fā)揮作用。

相關(guān)研究成果以Efficient deep-blue organic light-emitting diodes employing doublet sensitization為題，在線發(fā)表在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上。該工作由福建物構(gòu)所、北京大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所合作完成。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、廈門市科技計(jì)劃項(xiàng)目、閩都創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室基金等的支持。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202408118