Nature：磷光有機發光二極管

一、 【科學背景】

磷光有機發光二極管（PHOLEDs）具有高效率、高亮度和可調顏色，適用于顯示和照明應用。然而，藍色PHOLEDs較短的壽命一直是有機電子領域中最具挑戰性的問題之一。這主要源于高能量、長壽命的藍色三重態的湮滅導致的分子解離。過去的研究嘗試通過微腔中的珀塞爾效應來降低三重態密度，從而減少湮滅事件的概率，但是并沒有完全解決這個問題。

二、【科學貢獻】

密歇根大學Stephen R. Forrest等人通過利用等離子體激子極化子（PEPs），在50 nm厚的發射層上實現了平均珀塞爾因子為2.4 ± 0.2，使藍色PHOLEDs的壽命相比傳統PHOLEDs增加了5.3倍。這些器件還顯示出改善的色坐標，并且與類似的深藍色PHOLEDs相比，壽命延長了多達14倍，這項研究近日發表在綜合性期刊Nature上。

圖1? 等離子體激子極化(PEP)增強的Purcell效應? ?2023 Springer Nature

圖2? 極化激元色散工程? ?2023 Springer Nature

圖3? 藍色磷光有機發光二極管（PHOLED）的光學工程? ?2023 Springer Nature

圖4? Ir(dmp)₃器件性能總結? ?2023 Springer Nature

通過比較不同PHOLED器件結構，研究了極化子增強能量傳遞對器件性能的影響。研究了具有不同陰極材料（Ag和Al）和不同激子傳輸層（BPyTP2和SF3Trz）的器件結構。計算了特定波長下輻射和非輻射通道的分布，并進行了時間分辨光致發光測量以分析能量傳遞速率。估計了不同器件配置的平均珀塞爾因子（PF）。還測量和比較了器件的壽命。

三、【核心創新點】

作者引入了極化激元增強的珀塞爾效應來延長藍色 PHOLED 的使用壽命，獲得了迄今為止報道的最長 Ir 絡合物器件壽命 LT90 = 140 ± 20 h。作者通過設計PEP增強的珀塞爾效應，展示了基于深藍色Ir (dmp)₃的PHOLED, 在50 nm厚的EML中，平均珀塞爾因子為PF=2.4 ± 0.2，最大限度地獲得總的深藍光光子輸出，具有長的器件壽命、飽和發射和高EQE。

四、【科學啟迪】

總之，本研究通過引入了極化子增強的普爾塞爾效應，解決了藍色PHOLEDs的短壽命問題。通過與金屬/介質界面上的表面等離子體極化子（PEPs）的能量轉移，顯著降低了藍色PHOLEDs中的三重態輻射壽命和密度。這種方法在延長深藍色PHOLEDs的壽命方面具有巨大潛力，特別是在深藍色的顯示和照明應用中。

原文詳情：

Stable blue phosphorescent organic LEDs that use polariton-enhanced Purcell effects.

DOI:10.1038/s41586-023-06976-8

本文由尼古拉斯供稿