固态发光材料的三线态激子利用在高效OLED器件的固态照明和平面显示等领域具有独特优势。尽管普遍情况下，噻咯（Silole）结构具有高效固态发光特性，但是在应用到OLED器件时一直未能实现三线态激子利用，因而在器件效率这方面一直未能有很好的突破。目前，其他研究报道的基于噻咯OLED器件的效率尚未突破5.8%。
北京化工大学软物质高精尖中心蔡元婧特聘研究员课题组最近研发了一类具有杂化局域电荷转移激发态（HLCT）的噻咯衍生物Silole-1DPA-TRZ和Silole-1Cz-TRZ，并将其作为发光层应用于OLED中实现了高效三线态激子利用和器件性能突破。通过科学实验结合理论计算研究表明，Silole-1DPA-TRZ具有局域激发态（LE）和电荷转移态（CT）的均衡组分分布，而Silole-1Cz-TRZ中CT态组分占比显著增大，LE和CT态组分分布不均衡。在HLCT中，CT态组分为三线态激子转化为单线态激子时提供足够小的能级差，形成高能级反向系间窜越（hRISC）通道，但CT态组分过强会导致高亮度和高电流密度下长寿命三线态激子发生湮灭，不利于器件效率提升。因此，相较于Silole-1Cz-TRZ，以Silole-1DPA-TRZ为发光层制备的器件性能更高，实现了OLED器件最大外量子效率（EQEmax）9.1%，这也是迄今为止报道的基于噻咯OLED的最高器件效率。这项工作为高效OLED器件中HLCT型噻咯光电功能材料的分子设计提供了新的视角。
图1 （a, b）Silole-1DPA-TRZ的局域激发态（LE）和电荷转移态（CT）的均衡组分分布；（c, d）Silole-1Cz-TRZ的LE和CT态组分不均衡分布
图2 高效HLCT噻咯衍生物的三线态激子利用及其OLED器件结构图
该工作以“High-lying Triplet Excitons Utilization of Silole Derivatives Enables their Efficiency Breakthrough in OLEDs”为题发表在《Adv. Funct. Mater.》期刊上。第一作者为北京化工大学软物质高精尖中心硕士研究生张量，通讯作者为北京化工大学软物质高精尖中心蔡元婧特聘研究员和华南理工大学陈东成副教授。本研究工作得到了国家自然科学基金项目、科技部高端外专引智计划，北京市自然科学基金以及广东省基础与应用基础研究基金的支持，感谢所有合作者对该研究工作的贡献。
文章信息：
L. Zhang, L. Wang, K. Samedov, M. Chen, D. Chen, Y. Cai, High-Lying Triplet Excitons Utilization of Silole Derivatives Enables their Efficiency Breakthrough in OLEDs. Adv. Funct. Mater. 2024, DOI:10.1002/adfm.202410250.
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202410250