超高清顯示對有機發(fā)光二極管(OLED)的性能提出了越來越高的要求。近年來，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)出較長的激子壽命，使其器件特別是藍光OLED的穩(wěn)定性面臨挑戰(zhàn)。快速高效的激子利用是實現(xiàn)穩(wěn)定高效藍光器件的關鍵解決方案。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機制中，激子利用的效率和速率受到自旋統(tǒng)計和躍遷禁阻的限制。

近日，中國科學院福建物質(zhì)結(jié)構研究所盧燦忠團隊以d-f躍遷的雙線態(tài)發(fā)光稀土配合物作為敏化劑，提出并實施了藍光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，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，該策略實現(xiàn)了激子的高效且快速利用，從而獲得了高性能深藍光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。實驗顯示，DSF-OLED發(fā)光層中Ce(III)捕獲空穴氧化為Ce(IV)，進而與注入的電子結(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)的慢激子動力學過程，DSF系統(tǒng)實現(xiàn)了極快的FRET，且FRET效率達93.5%。由于具有較高的激子利用率和較短的激子停留時間，DSF-OLED實現(xiàn)了高效的深藍光發(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具有優(yōu)勢。同時，相較于同等條件下制備和表征的非敏化器件，DSF-OLED運行壽命有顯著提升。

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

相關研究成果以Efficient deep-blue organic light-emitting diodes employing doublet sensitization為題，在線發(fā)表在《先進材料》(Advanced Materials)上。該工作由福建物構所、北京大學、中國科學院長春應用化學研究所合作完成。研究工作得到國家自然科學基金、廈門市科技計劃項目、閩都創(chuàng)新實驗室基金等的支持。