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含碳烯-金属-酰胺的高效、稳定的深蓝OLED

在最近发表在《Advanced Materials》杂志上的一项研究中,研究人员在使用碳烯-金属-酰胺(CMA)配合物开发深蓝色有机发光二极管(OLED)方面取得了突破。这种新型材料的特点是其线性几何形状和刚性苯并胍酰胺供体,有望在OLED应用的效率和稳定性方面取得进展。


蓝色CMA配合物的分子结构及关键光物理参数。(资料来源:Advanced Materials)


这项研究由Alexander C. Brannan和他的团队牵头,重点研究了CMA型线性金配合物的合成和表征。这些配合物是由不同的羰基配体和刚性苯并胍酰胺给体设计的。关键的创新在于这些材料能够以卓越的效率和稳定性发射深蓝色光。发射波长为424和466 nm,在所有测试介质中均实现了100%的量子产率。这种性能归因于热激活延迟荧光(TADF)起源于电荷转移状态,其激发态寿命极短,仅为213纳秒,从而导致快速的辐射速率。


研究人员成功地用这些材料制造了高能效的OLED,在416和457纳米处实现了深蓝色电致发光。实际的外部量子效率(EQEs)在100 cd m−2下达到23%,具有令人印象深刻的CIE (x;Y) = 0.16;0.07和0.17;0.18. 这些OLED的工作稳定性是前所未有的,据报道,深蓝CMA发射器的LT50(将初始亮度降低到50%的时间)为1小时。


这项研究强调了分子设计在实现这些结果中的重要性。CMA配合物的线性几何结构保证了具有电荷转移特性的单重态和三重态激发态的有效混合。这是由金属原子的高自旋轨道耦合值和π-供体(酰胺)和π-受体(碳烯)配体之间的旋转灵活性促成的。选择苯并胍作为酰胺供体和各种碳配体可以微调光物理性质,以快速的辐射速率实现所需的深蓝色发射。


蓝色OLED发展面临的主要挑战是:


色彩效率和稳定性:实现蓝色OLED的高效率和稳定性一直是一个长期的挑战。蓝光比红光或绿光需要更多的能量来产生,导致更快的退化和更短的设备寿命。

量子效率:OLED的高效发光通常涉及管理单线态和三重态之间的平衡。可以有效利用两者的材料(如TADF材料)在推动效率界限方面发挥了关键作用。

使用寿命:在实际应用中,OLED需要在较长时间内保持其亮度和颜色纯度,这对蓝色发光来说尤其具有挑战性。


参考文献:

Brannan, A. C., Cho, H.-H., Reponen, A.-P. M., Gorgon, S., Phuoc, N. L., Linnolahti, M., Greenham, N. C., & Romanov, A. S. (n.d.). Deep-Blue and Fast Delayed Fluorescence from Carbene–Metal–Amides for Highly Efficient and Stable Organic Light-Emitting Diodes. Advanced Materials, n/a(n/a), 2404357. https://doi.org/10.1002/adma.202404357