研究人员推出具有超低开启电压的新型有机发光二极管，可发出蓝色光线
发布时间：2023-09-21 09:53:40 阅读数： 166
用一节 AA 电池点亮蓝色有机发光二极管。资料来源：Izawa 副教授及本研究小组成员和作者。
蓝光对于发光设备、照明应用以及智能手机屏幕和大屏幕显示器至关重要。然而，开发高效的蓝色有机发光二极管（OLED）具有挑战性，因为其功能需要很高的外加电压。传统的蓝色有机发光二极管通常需要 4 V 左右的电压才能达到 100 cd/m2 的亮度。这高于 3.7 V（智能手机常用锂离子电池的电压）的工业目标。因此，迫切需要开发可在较低电压下工作的新型蓝色 OLED。
在这方面，东京工业大学和大阪大学的 Seiichiro Izawa 副教授与富山大学、静冈大学和分子科学研究所的研究人员进行了合作。该团队最近展示了一种新型 OLED 器件，其蓝色发射的超低开启电压为 1.47 V，峰值波长为 462 nm（2.68 eV）。他们的研究成果发表在《自然-通讯》上。
这种有机发光二极管所用材料的选择对其开启电压有很大影响。该器件采用 NDI-HF （2,7-二（9H-芴-2-基）苯并[lmn][3,8]-菲罗啉-1,3,6,8(2H,7H)-四酮）作为受体，1、 2-ADN（9-(萘-1-基)-10-(萘-2-基)蒽）作为供体，TbPe（2,5,8,11-四叔丁基过烯烃）作为荧光掺杂剂。这种有机发光二极管通过一种称为上转换（UC）的机制运行。在这种情况下，空穴和电子分别被注入供体层（发射器）和受体层（电子传输）。它们在供体/受体（D/A）界面重新结合，形成电荷转移（CT）态。
Izawa 博士观察到："D/A 界面的分子间相互作用在 CT 状态的形成中起着重要作用，更强的相互作用会产生更好的结果。
东京理工大学的研究人员展示了一种基于典型蓝色荧光发射器的上转换有机发光二极管（OLED），它能在 1.47 V 的超低开启电压下实现发射。他们的技术规避了传统蓝光 OLED 的高电压要求，有望推动商用智能手机和大屏幕显示器的发展。资料来源：伊泽诚一郎副教授
随后，CT态的能量被选择性地转移到发射器的低能第一三重激发态，通过三重-三重湮灭（TTA）形成高能第一单激发态，从而发出蓝光。
"由于 CT 态的能量远低于发射极的带隙能，因此带有 TTA 的 UC 机制可显著降低激发发射极所需的外加电压。Izawa 博士解释说："因此，这种 UC-OLED 只需 1.97 V 就能达到 100 cd/m2 的亮度，相当于商用显示器的亮度。
实际上，这项研究利用广泛应用于商业显示器的典型荧光发射器，在超低开启电压下有效地生产出了一种新型有机发光二极管，从而标志着向满足蓝色有机发光二极管的商业要求迈出了重要一步。它强调了优化 D/A 接口设计对控制激子过程的重要性，不仅为有机发光二极管，也为有机光伏和其他有机电子设备带来了希望。
参考资料
Blue Organic Light-Emitting Diode with a Turn-on Voltage of 1.47 V, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-41208-7
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