日本九州大學(xué)開(kāi)發(fā)出不含稀有金屬的磷光OLED元件，外部量子效率超過(guò)5％

日本九州大學(xué)最尖端有機(jī)光電研究中心（OPERA）主管教授安達(dá)千波矢與助教合志憲一等開(kāi)發(fā)出了不含稀有金屬的高效率磷光OLED元件。這種OLED元件實(shí)現(xiàn)了超過(guò)5％的外部量子效率，這在不含稀有金屬的高效率磷光OLED元件中為“世界最高水平”（九州大學(xué)）。此次的研究成果已刊登在英國(guó)學(xué)術(shù)雜志《Nature Photonics》的在線版上（論文概要）。

由于磷光材料可實(shí)現(xiàn)100％的內(nèi)部量子效率，作為高效率的OLED材料備受業(yè)界期待。不過(guò)，以往的磷光材料含有銥（Ir）等稀有金屬，比普通發(fā)光材料昂貴。因此，業(yè)內(nèi)希望開(kāi)發(fā)出不含昂貴的稀有金屬的磷光材料。

為實(shí)現(xiàn)不含稀有金屬的磷光材料，安達(dá)和合志曾提出過(guò)一種新的發(fā)光機(jī)制。該發(fā)光機(jī)制可使三態(tài)激發(fā)（T1）轉(zhuǎn)換為單態(tài)激發(fā)（S1），但還存在需要提高轉(zhuǎn)換效率的課題。此次，安達(dá)和合志找到了可將從T1轉(zhuǎn)換為S1時(shí)，能隙（ΔEST）從原來(lái)的100meV降至50meV的方法，從而實(shí)現(xiàn)了高達(dá)86.5％的轉(zhuǎn)換效率。具體來(lái)說(shuō)，就是使用電子結(jié)構(gòu)合適的給電子分子和受電子分子，通過(guò)在這兩種分子間發(fā)生的電子躍遷來(lái)發(fā)光，從而將能隙（ΔEST）降低了50％。

圖1：可將激發(fā)三重態(tài)（T1）轉(zhuǎn)換為激發(fā)單重態(tài)（S1）的發(fā)光機(jī)制

圖2：此次的OLED元件使用的兩種分子——m-MTDATA和t-Bu-PBD的分子結(jié)構(gòu)

圖3：此次的OLED元件使用的兩種分子的能級(jí)和發(fā)光躍遷