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日本大学开发出OLED新材料内部量子效率

发布时间:2019-08-15 18:32:45

  日本九州大学端有机光电子研究中心(OPERA)宣布,开发出了虽为荧光材料但内部量子效率却基本上达到100%的新发光材料。以前内部量子效率高的材料仅限于使用稀有金属的磷光材料,而新材料不使用稀有金属。OPERA将该材料命名为 Hyperfluorescence 。OPERA负责人、九州大学教授安达千波矢介绍说, 该材料不需要磷光材料 。详细论文已发表在《Nature》上。

  OLED发光材料根据发光原理的不同分为荧光材料和磷光材料。荧光材料只在激子(exciton)经由 一重态 的自旋状态时才会再结合(发光)。而磷光材料除一重态外经由三重态的自旋状态也会发光。由于一重态和三重态以1:3的比例发生,因此荧光材料的内部量子效率为25%,而磷光材料为100%。在荧光材料中,三重态激子的能量一般未用于发光,几乎全部以热量方式损失掉。

  这一现象在OLED元件发光效率的不同上体现得非常明显。因此,在O器及OLED照明的开发中,使用磷光材料的比例在不断增加。发光效率超过50lm/W的OLED元件除蓝色发光材料外还可用磷光材料实现。但磷光材料还存在多项课题。比如:(1)磷光材料含有稀有金属,材料昂贵;(2)美国环宇(Universal Display,UDC)掌握着磷光材料的基本专利,使用时要与该公司谈判;(3)蓝光磷光材料其发光寿命短,几乎没有可实用的材料,等等。

  近来业界却发现了几种虽为荧光材料但内部量子效率却超过25%的材料。OPERA的安达研究室十分关注这一现象,将其发光原理之一称为 热活性型延迟荧光(TADF) ,对提高其发光效率的材料设计展开了研究。

  TADF只在激子经由一重态时才发光,从这一意义来说它属于荧光材料。但三重态激子受热后会 激励 成一重态。这样便有望使全部的激子为发光做出贡献。

  此次安达研究室利用TADF的原理开发出了内部量子效率达到90%以上的材料。这是一种由5~9个苯环构成的低分子材料,不需要稀有金属及稀土类元素。另外还试制了使用该材料的OLED元件及。据称外部量子效率达到19%以上,获得了与使用磷光材料的元件相匹敌的结果。目前效率的是绿色发光材料,但安达表示, 包括深蓝色在内的几乎所有颜色的发光,新材料都已经有了实现的眉目 。

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