特別說(shuō)明： 本文由米測(cè)技術(shù)中心原創(chuàng)撰寫，旨在分享相關(guān)科研知識(shí)。因?qū)W識(shí)有限，難免有所疏漏和錯(cuò)誤，請(qǐng)讀者批判性閱讀，也懇請(qǐng)大方之家批評(píng)指正。

原創(chuàng)丨 彤心未泯 （米測(cè) 技術(shù)中心）

編輯丨 風(fēng)云

有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）是一種革命性的發(fā)光顯示技術(shù)，已在手機(jī)和電視中成功商業(yè)化。注入的電荷形成單線態(tài)激子和三線態(tài)激子，為了獲得高效率，使三線態(tài)激子和單線態(tài)激子發(fā)光非常重要。目前，通過(guò)熱激活延遲熒光（TADF）收獲三重態(tài)的材料是一個(gè)非?；钴S的研究領(lǐng)域，作為通常使用重金屬原子的磷光發(fā)射器的替代品。盡管已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步，但在大多數(shù)TADF OLED 中，隨著驅(qū)動(dòng)電流的增加，效率會(huì)嚴(yán)重下降，稱為 效率滾降 。到目前為止，許多文獻(xiàn)表明，應(yīng)通過(guò)最小化單重態(tài)和三重態(tài)激發(fā)態(tài)之間的能量差（ΔE _ST ）來(lái)減少效率滾降，以通過(guò)反向系間竄越（k _RISC ）最大化三重態(tài)到單重態(tài)的轉(zhuǎn)化率。

基于此， 英國(guó)圣安德魯斯大學(xué)I. D. W. Samuel和E. Zysman-Colman 等人分析了各種TADF OLED的效率滾降，發(fā)現(xiàn)這些參數(shù)都不能完全解釋所報(bào)告的效率滾降。通過(guò)考慮 TADF 材料中單線態(tài)和三線態(tài)之間的動(dòng)態(tài)平衡，作者提出了材料設(shè)計(jì)的品質(zhì)因數(shù)以減少效率滾降，并討論了其與 TADF OLED 報(bào)告數(shù)據(jù)的相關(guān)性。所提出 新品質(zhì)因數(shù)將指導(dǎo)TADF 材料的設(shè)計(jì)和開發(fā)，以減少效率下降 。它將有助于提高TADF OLED 在實(shí)際顯示操作條件下的效率，并將 TADF 材料的使用擴(kuò)展到需要高亮度的應(yīng)用，例如照明、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和激光。

TADF 設(shè)備的效率滾降

本文分析的核心問題是發(fā)射極設(shè)計(jì)方面可以采取哪些措施來(lái)減少效率滾降（即增加 J ₉₀ ）？為了確定發(fā)射器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)，首先需要考慮導(dǎo)致效率滾降的原因。磷光 OLED 的研究表明，隨著電流密度的增加，三重態(tài)-三重態(tài)湮滅 (TTA) 和三重態(tài)-極化子湮滅(TPA) 是主要的損耗機(jī)制。除了降低效率外，涉及三聯(lián)體的雙分子過(guò)程也是設(shè)備退化的主要機(jī)制。

圖1 效率滾降示例

FOM 的推導(dǎo)

為了制定TADF材料設(shè)計(jì)指南以減少OLED的效率滾降，作者更仔細(xì)地研究了TADF的機(jī)制。作者展示了為FOM函數(shù)的J ₉₀ 。k _RISC 與J ₉₀  的相關(guān)性比k _RISC  與J ₉₀  的相關(guān)性更強(qiáng)。因此，與單獨(dú)考慮 k _RISC 相比，最大化 k _r ^S K _eq 并最小化電激勵(lì)下的 T ₁  群體是改善效率滾降的更好策略。

圖2 TADF 發(fā)射器的簡(jiǎn)化Jablonski圖

影響效率滾降的其他因素

J ₉₀ 和提出的FOM之間存在良好的相關(guān)性，F(xiàn)OM描述了在受三重態(tài)數(shù)量限制的器件中使用特定發(fā)光材料可以實(shí)現(xiàn)的最佳效果。在實(shí)際器件中，許多因素，尤其是不完美的電荷平衡，可能會(huì)導(dǎo)致性能比理想情況更差。此外，在低電流密度下，一些器件的效率隨著電流的增加而增加密度。增加 FOM 將減少三重態(tài)數(shù)量，但減少三重態(tài)數(shù)量所帶來(lái)的改善取決于 γ _TT  的值。

圖3 數(shù)據(jù)分析

圖4 FOM

參考文獻(xiàn)：

Diesing, S., Zhang, L., Zysman-Colman, E. et al. A figure of merit for effciency roll-off in TADF-based organic LEDs. Nature 627, 747–753 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07149-x

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