OLED 材料的发光原理(4)

2019-04-10 09:28

磷光材料利用了75%的三重态能量,所以内量子效率理论上可以达到100%,这有利于降低器件电力能耗、减少热量产生、提高器件稳定性和延长器件使用寿命。磷光材料性能虽好,但Ir这种重金属储量非常有限,价格贵的要死还污染环境。

那如何在不使用重金属的同时又能达到100%的内量子效率呢。九州大学教授安达千波矢在2012年发表的《Nature》文章给出了答案:TADF。(安达教授曾在普林斯顿大学师从Forrest教授,真是名师出高徒)

在介绍TADF之前,还有两个技术要说一说,看看就行不用深究。

① TTA(triple-tripleannihilation):利用电子在三重态的湮灭效应,提高单重态电子的总量,具体来讲就是两个三重态的电子相互湮灭,

生成一个基态电子和一个单重态电子,然后这个生产的单重态的电子再跃迁回基态发出荧光,TTA在上世纪60年代就有人研究,理论极限效率62.5%,后来TTA技术一直没有实用化,如今有了100%转换效率的TADF技术,TTA就更无人问津了。

② 2000年左右有篇《Nature》文章,提到通过改变有机分子结构,使单重态的捕获界面和三重态的捕获界面比达到57:43,而不是通常的25:75,所以单重态得到电子的概率从25%提到了57%,发出荧光的效率理论上也达到57%。

上述两个技术的转换效率都在60%左右,可知TADF接近100%的转换效率是多么吸引人。TADF材料的发光原理总结成一句话就是:处于三重态的电子可以高效的通过逆系间跨越回到单重态,并从单重态跃迁回基态并发出荧光。

TADF自发光材料的原理(来源:Kyulux官网)

根据洪德定则,三重态的能量会低于单重态的能量,能带差(ΔEST)通常是500meV以上。这个差值对电子来讲很大,使得处于三重态的电子基本不可能去到单重态。

安达教授通过减少分子电子轨道中的最高占据轨道(HOMO)和最低未占轨道(LUMO)的重叠,制备出三重态和单重态只有100meV以下ΔEst的荧光材料,而且分子的HOMO和LUMO的重叠越少,ΔEST越小(上面那张动图材料的ΔEst只有10meV)。

通常有机材料中的ΔEst在500meV以上

TADF材料中的ΔEst在100meV以下

上图中只有10meV

那TADF里的热激活是什么意思呢,这是因为ΔEST即使很小,也是有一定差距的,电子需要一个外力从三重态跨越到单重态,这个外力便是热量。热量本身就是一种能量,温度越高,电子越容易跨越到单重态。虽然理论上100%的电子都可以从三重态逆系间跨越到单重态,但实际情况下并不是,这取决于单位时间内从单重态跃迁到基态的电子数目和三重态跨越到单重态的电子数目的比例,如果三重态的电子不快速跨越到单重态,它就会逐渐以发热等不发光的方式回到基态,产生能量的损失。

除效率以外,还有颜色。TADF材料的发光颜色可自由设计,以苯二腈为基础,通过选择对其进行修饰的咔唑基的数量、结合位置以及咔唑基的修饰基,可以选择发光颜色。安达教授的实验室已经制备出蓝

色、绿色、黄绿色、红色、黄色和橙色等发光色,涵盖显示和照明所需的所有光色。


OLED 材料的发光原理(4).doc 将本文的Word文档下载到电脑 下载失败或者文档不完整,请联系客服人员解决!

下一篇:大学生涯个人战略规划报告

相关阅读
本类排行
× 注册会员免费下载(下载后可以自由复制和排版)

马上注册会员

注:下载文档有可能“只有目录或者内容不全”等情况,请下载之前注意辨别,如果您已付费且无法下载或内容有问题,请联系我们协助你处理。
微信: QQ: