清华大学段炼教授团队《Adv. Mater.》：线型给体-受体-给体结构的热活化延迟荧光染料实现超高效率的绿光OLED

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有机发光二极管（organic light-emitting diodes, OLEDs）目前广泛应用于显示领域，例如手机，电视等，在显示面板的市场份额中占比逐年上升。尽管已经在商业化领域取得了巨大的成功，OLED仍然是学术界和产业界关注的焦点。
其中，外量子效率(EQE)是描述器件效率的关键参数。当今时代，能源紧缺的问题日渐严峻，因此，开发高EQE的OLED，是研究者的一个重要目标，也是该领域当前的研究热点。日前，清华大学化学系的段炼教授团队开发了一种基于线型给体-受体-给体(D-A-D)结构的绿光OLED染料，实现了39.1%的EQE，并为今后的高效率染料开发提供了启示。
OLED的EQE由载流子平衡因子，激子利用率，光取出效率，光致发光量子产率(PLQY)等因素决定。其中，通过合理的材料应用和器件结构的设计，载流子平衡可很好地实现。应用热活化延迟荧光(TADF)染料或磷光染料，可以实现100%的激子利用率。而光取出效率的提升，需要染料分子的发光偶极具有很好的水平取向。但在目前的研究中，同时调节TADF染料的发光偶极取向和光电性能，实现同时具有高光取出效率和高PLQY，是一个很大的挑战。
针对此问题，该团队设计了一种新型TADF染料DQBC。分子整体呈现D-A-D的线型结构，同时，给体基团和受体基团是扩展的π体系。通过精妙的分子设计，DQBC实现了92%的水平偶极取向，PLQY达95%。经过优化器件结构，制备的OLED器件实现了39.1%的EQE和112.0lm/W的功率效率。
该工作设计的染料，成功的同时优化了发光偶极取向和PLQY，实现了超高EQE，为高效率TADF染料的开发提供了思路，有望启示今后各不同光色超高效率染料的发展。相关成果近期发表在Advanced Materials上，通讯作者为段炼教授和张东东助理研究员。


图1. 分子结构与设计思路

图2. 器件结构与性能

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https://doi.org/10.1002/adma.202103293

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