走進自帶光芒的有機發光二極管（OLED）材料絢麗多彩世界，領悟前沿的研究進展

OLED（Organic Light-Emitting Diode），又稱為有機電激光顯示、有機發光半導體（Organic Electroluminescence Display，OLED）。OLED屬于一種電流型的有機發光器件，是通過載流子的注入和復合而致發光的現象，發光強度與注入的電流成正比。OLED在電場的作用下，陽極產生的空穴和陰極產生的電子就會發生移動，分別向空穴傳輸層和電子傳輸層注入，遷移到發光層。當二者在發光層相遇時，產生能量激子，從而激發發光分子最終產生可見光。OLED材料在日常生活隨處可見，如何提高材料性能一直以來都是研究熱點，接下來一起來了解該領域最新的進展。

1.（Chemical Engineering Journal ）：用于具有極小效率滾降的高效磷光有機發光二極管的Electroplex主體（通訊作者：上海大學王子興）

有機發光二極管(OLED)以其自發光、響應速度快、亮度高、柔韌性好等優點被廣泛應用于各種顯示領域。磷光材料可以通過系統間交叉利用激發三重態和單重態的能量，理論上可以實現100%的內量子效率（IQE），引起了廣泛關注。主體材料通過抑制發射層中的激子湮滅，對于實現高性能的主客體OLED具有重要意義。

在此，設計并合成了四種帶有苯并噻吩并咔唑( BTCz )/苯并噻吩并咔啉( BTCb )和苯并咪唑( Bi )部分的雙極性分子。使用它們作為主體，綠色磷光OLED (PhOLED)的最大電流效率(CE_max?)為90.8 cd A^-1、功率效率(PE_max)為76.5 lm W^-1和外部量子效率(EQE_max)的27.9%。更重要的是，發現這四種分子可以作為給電子材料與受電子三嗪衍生物相互作用形成電復合物。使用這些電復合物作為宿主，高效綠色PhOLED的CE最大值為104.4 cd A^-1，PE最大值為85.1 lm W^-1，EQE最大值為29.9%，以及極小的效率滾降（EQE = 29.5%、 在1,000 cd m^-2時的滾降為1.3%；EQE = 28.3%，在5,000 cd m^-2時的滾降為 5.4%）。優異的器件性能充分展示了電復合物作為高性能OLED主體的潛力。

2.（Advanced Optical Materials）：晶圓級石墨烯陽極取代有機發光二極管中的氧化銦錫（通訊作者：法國倫敦瑪麗皇后大學：William P. Gillin，Colin J. Humphreys）

由于其高導電性和相對簡單的沉積技術，氧化銦錫 (ITO)被廣泛用于透明電極應用。然而，由于地殼中銦的可用量有限，人們對它的使用存在長期擔憂。石墨烯被認為是替代ITO的有前途的材料，但要使其成為可能，需要一種低成本且可擴展的制造方法，以生產性能與 ITO相當的石墨烯。通過使用市售的金屬有機化學氣相沉積 (MOCVD) 系統，利用直接沉積在透明基板上的高質量單層石墨烯，基于石墨烯的有機發光二極管 (OLED) 無需使用金屬催化劑或石墨烯傳輸過程被開發。

在這里，報告了使用市售的金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)系統制造包含直接生長在藍寶石襯底上的單層石墨烯陽極的OLED，沒有任何金屬催化劑。通過光學透射率(>97%)和拉曼光譜，原始石墨烯顯示為單層和高質量。如拉曼光譜所示，生長的石墨烯通過光刻進行圖案化，并且圖案化的單層石墨烯陽極保持高質量。石墨烯陽極摻雜 HNO₃蒸汽將薄層電阻提高了5倍。即使沒有引入空穴注入層，摻雜石墨烯的OLED在較低電流密度下仍具有與帶有ITO陽極的對照OLED相同的電學和光學性能，同時優于基于ITO的OLED的更高電流密度（高于0.1 mA cm^–2）。這種簡化的器件結構清楚地展示了用石墨烯替代ITO的巨大潛力。

3.（ACS Applied Materials & Interfaces）：用于高效溶液處理熱活化延遲熒光有機發光二極管的芳基環化[3,2- a ]咔唑基深藍色可溶性發射體，CIE y <0.1（通訊作者：韓國高麗大學：Sungnam Park, Min Ju Cho， Dong Hoon Choi）

隨著可利用單線態和三線態激子的熱激活延遲熒光 (TADF) 發射器的發展，有機發光二極管(OLED)的效率迅速發展。

在這項研究中，展示了兩種深藍色TADF發射器，BO-tCzPhICz和BO-tCzDICz，用于可溶液加工的熱激活延遲熒光有機發光二極管 (TADF-OLED)。它們是通過使用有機硼受體和9-(3,6- di-tert-butyl-9 H-carbazol-9-yl)-5-phenyl-5,12-dihydroindolo[3,2-a]carbazole合成的（tCzPhICz)和12-(3,6-di-tert-butyl-9H-carbazol-9-yl)-15H- diindolo[2,3-b:1',2',3'-lm] carbazole ( tCzDICz)作為龐大的芳基環化 [3,2- a]咔唑供體，兩種發射體在有機溶劑中均表現出足夠的溶解度、窄的深藍色發射以及單線態和三線態之間的小能量差(ΔEST )，可應用于可溶液加工的深藍色TADF-OLED。利用這些TADF發射器的溶液處理OLED顯示出CIE y <0.1的深藍色電致發光，并且觀察到 BO-tCzPhICz和BO-tCzDICz的外部量子效率分別為17.8%和14.8%。帶有龐大的基于吲哚并咔唑的捐贈單元的發射器顯示出在高效溶液可加工深藍色TADF-OLED方面的巨大潛力。

4.（Advanced Materials）：實現基于多環雜硼素多共振延遲熒光發射器的終極窄帶和超純藍色有機發光二極管（通訊作者：日本九州大學：Takuma Yasuda，In Seob Park）

為了實現超高清顯示器的終極寬色域，對開發能夠實現單色、超純藍色電致發光 (EL) 的有機發光二極管 (OLED) 的需求很大。

在此，報告了基于多環雜雜硼素多共振熱激活延遲熒光 (MR-TADF)材料、BOBO-Z、BOBS-Z和BSBS-Z的高效和超純藍色 OLED。目前發光體設計的關鍵是嵌入稠合多環π的多個硼、氮、氧和硫雜原子的巧妙組合和相互作用-系統。對該系列MR-TADF材料的綜合光物理和計算研究表明，硫屬元素（氧和硫）原子的系統實施可以精細地調節發射顏色，同時保持窄帶寬，以及激發單線態之間的自旋翻轉率和通過自旋軌道耦合的三重態。因此，基于BOBO-Z、BOBS-Z和BSBS-Z的OLED表現出窄帶和超純藍色EL發射，峰值在445-463 nm，半峰全寬為18-23 nm，導致CIE- y坐標范圍為 0.04-0.08。特別是對于包含硫摻雜的BOBS-Z和BSBS-Z 的OLED，同時實現了分別為26.9%和26.8%的高最大外部EL量子效率，以及在實際亮度下的小效率滾降。

5.（ACS Applied Materials & Interfaces）：采用鉑 (II) 卟啉配合物的穩定高效的近紅外有機發光二極管（通訊作者：美國亞利桑那州立大學：Jian Li）

由于近紅外有機發光二極管(NIR OLED)在生物特征認證、夜視顯示和電信方面的廣泛應用，它們非常需要穩定和高效的發射器。隨著這項技術的進步，對開發發射光譜超過900 nm的NIR OLED的需求不斷增加。

這項工作報告了一種穩定有效的近紅外Pt(II)卟啉復合物，即 Pt(II)四（3,5-二氟苯基）四萘卟啉，命名為PtTPTNP-F₈，其中84%的總發射光子處于波長超過900 nm。通過在所有四個苯基的間位上引入氟原子，PtTPTNP-F₈可以成功克服重Pt(II)卟啉復合物常見的熱不穩定性問題，升華率超過90%。通過精心選擇主體材料，以 PtTPTNP-F₈作為發光材料的NIR OLED器件實現了1.9%的高峰值器件效率。此外，在穩定的器件結構中制造的PtTPTNP-F₈器件表現出非凡的操作穩定性，LT₉₉壽命（達到初始光電流的99%的時間）在20 mA cm^–2的恒定驅動電流密度下超過1000小時。

6.（Nano-Micro Letters）：具有金屬離子螯合聚合物注入層的空氣穩定超亮倒置有機發光器件（通訊作者：香港城市大學李振生，吉林大學謝文法）

到目前為止，大多數努力都是為了實現OLED的理論最大效率 ，而高亮度性能并沒有得到太多關注。為了讓OLED與其他發光技術（例如μ LED）競爭，必須提高OLED的高亮度性能。

在這里，這項工作通過使用鋅離子螯合聚乙烯亞胺(PEI)作為電子注入層，提出了一種空氣穩定的超亮倒置有機發光器件(OLED)。鋅螯合被證明可以將PEI的電導率提高三個數量級并鈍化極性胺基團。與這些物理化學性質，所述倒置型OLED顯示10.0％在45610 CD m^-2的高亮度的記錄高外部量子效率，并且可以提供的121865 CD m^-2的最大亮度。此外，倒置OLED還被證明具有出色的空氣穩定性（濕度，35%），半亮度工作時間為41 h @ 1000 cd m^-2，無需任何保護或封裝。

7.（Small）：高效多共振熱激活延遲熒光材料，半峰全寬為14 eV（通訊作者：吉林大學路萍）

多共振熱激活延遲熒光(MR-TADF)材料具有在有機發光二極管(OLED)中實現窄帶發射的能力，對于寬色域和高分辨率顯示應用具有重要意義。迄今為止，半高全寬(FWHM)低于0.14 eV的MR-TADF材料仍然是一個巨大的挑戰。

在此，通過苯基衍生物對MR骨架的外圍保護，成功設計并合成了四種高效的窄帶MR-TADF發射器。通過單鍵引入外圍苯基基團顯著抑制了高頻拉伸振動并降低了重組能，因此得到的分子具有20 nm/0.11 eV左右的小FWMH值和超過10⁸?s^?1的快速輻射衰減率。相應的基于TPh-BN的綠色OLED實現了優異的性能，最大外量子效率 (EQE) 高達28.9%，而無需使用任何敏化主體和相對較窄的0.14 eV (28 nm) FWHM，小于報道的綠色當前文獻中的MR-TADF分子。特別是，在不含敏化劑的MR-TADF器件中，這些器件顯示出顯著降低的效率滾降和相對較長的工作壽命。這些結果清楚地表明了這種設計策略對于具有超高色純度的高效 OLED 的前景。

8.（ACS Applied Materials & Interfaces）：通過外圍裝飾策略縮小高性能藍色 OLED 多諧振發射器的電致發光光（通訊作者：深圳大學楊楚羅）

開發具有高效率和窄帶發射的有機熱激活延遲熒光(TADF)發射器對于高質量有機發光二極管(OLED)至關重要且具有挑戰性。

在這里，三個多諧振TADF發射器DPACzBN1、DPACzBN2和 DPACzBN3是通過外圍裝飾策略設計，并通過鋰中間級聯硼化反應(DPACzBN1的收率為15%)或更高效的無鋰直接硼化反應(DPACzBN2的收率為45%，DPACzBN3的收率為75%)合成。所有發射器都表現出類似的藍色發射，在甲苯溶液中的半高全寬 (FWHM) 值低至20 nm。將二苯氨基部分引入母體分子DPACzBN1不僅可以保持90%以上的高光致發光量子產率，而且還可以縮小帶寬并提高反向系統間交叉過程的速率常數，并抑制器件的光譜展寬。得益于優異的TADF特性和良好的光譜展寬抑制，基于DPACzBN3的TADF OLED在三種發射器中實現了27.7%的最高外量子效率和24 nm的最小FWHM。

9.（Chemical Science）：基于高濃度摻雜TADF敏矩陣的高效率強熒光白色發光二極管通過空間和能隙的影響（通訊作者：黑龍江大學許輝）

盡管單色超熒光(HF)有機發光二極管(OLED)取得了成功，但高效的HF白色OLED (WOLED) 仍然是一個巨大的挑戰。

在此，展示了具有最先進效率的HF WOLED，其特點是準雙層發射層(EML)由超薄(0.1 nm)藍色熒光(FL)發射器(TBPe)層和一層熱激活延遲熒光(TADF)敏化劑基質重摻雜黃色FL發射體（TBRb，3%）。基于不對稱高能隙TADF敏化劑主體(PhCzSPOTz)，這種“超薄藍色發光層 (UTBL)”策略賦予HF WOLED約80 lm W^-1的創紀錄功率效率，接近日光燈管的水平。瞬態光致發光(PL)和電致發光(EL)動力學表明TBPe與TADF敏化劑和TBRb的空間分離，以及后兩者之間的大能隙有效地抑制了三重態泄漏，此外還抑制了PhCzSPOtz基質中的三重態擴散各向異性的分子間相互作用。這些結果提供了對HF白光發射系統中激子分配過程的新見解。

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本文有春國供稿