效率超过20%的非掺杂热激子蓝光OLED研究进展

研究背景

高效蓝光OLED仍是行业难题。非掺杂单组分器件可简化制备工艺，但三线态激子积累易引发猝灭，需快速实现三线态向单线态转化。

热激子机制可通过高位三线态Tn的hRISC过程加以利用。本研究以䓛为核心合成pTCN与mTCN分子，通过取代位点精准调控能级结构。

pTCN满足ΔE(Tn–S1) > 0，hRISC速率约1×10⁸ s⁻¹，光致发光量子产率PLQY超过80%，其非掺杂深蓝器件外量子效率EQEmax达20.3%，CIE色坐标(0.150, 0.073)。

研究亮点

团队通过䓛基热激子发光体的能级排列调控，获得非掺杂深蓝OLED最高外量子效率20.3%，色坐标(0.150, 0.073)，可显著提升显示色纯度并简化蓝光OLED制备工艺。

材料与器件性能

pTCN与mTCN均以䓛为核心，外接三苯胺与萘基团。mTCN因间位取代分子更扭曲，共轭与HOMO–LUMO重叠减弱；溶致变色测试表明两者均具备HLCT特征。

晶体中弱π–π堆叠与C–H···π作用抑制猝灭，蒸镀膜PLQY分别为81.5%与51.9%。pTCN的khRISC达1.0×10⁸ s⁻¹，显著高于mTCN。

器件测试：mTCN器件EQEmax仅5.3%；pTCN器件发射峰444 nm，EQEmax 20.3%，更换传输层后效率仍达19.3%。

pTCN稳定性更优，100 cd m⁻²亮度下寿命约1030 h，为mTCN的12倍；激子利用率约80.2%，延迟荧光占比约1%。

机理分析

计算表明两者自旋轨道耦合SOC差异小，发光性能差异源于能级排列。pTCN中T2高于S1，hRISC过程热力学有利；mTCN中T2低于S1，hRISC受限。

三线态敏化实验证实：pTCN高位三线态可经hRISC高效返回单线态；mTCN低温下hRISC几乎无法发生，内转换占主导。

研究结论：快速三线态→单线态转化是实现高效非掺杂蓝光OLED的关键。

团队与资助信息

论文标题	Non-doped hot exciton blue organic light-emitting diodes with efficiency over 20%
发表期刊	National Science Review（IF=17.1）
通讯作者	马於光教授、俞越副教授、应磊研究员
第一作者	李明珂、李宇龙（博士生）
资助项目	国家自然科学基金、国家重点研发计划、广东省基金等
DOI链接	10.1093/nsr/nwag056