兼具高遷移率和高發光效率的有機半導體材料在光電器件上具有廣闊的應用前景，包括有機發光二極管（OLED）、有機場效應發光晶體管及有機電泵浦激光器等，但是開發同時具有高遷移率和高發光效率的材料存在很大挑戰，目前文獻報道的材料種類較少，且大多數材料為普通熒光材料或三線態-三線態上轉換發光材料，對激子的利用率較低，其在OLED器件中的效率低下。因此，開發新型的兼具高激子利用率、高遷移率和高發光效率的有機半導體材料有重要意義。
圖1. A) 分子化學結構及晶體構型；B) 分子晶體堆積構型；C) AICD及NICS計算結果；D) 靜電勢分析; E) TCO-1的S1和T1態的自然躍遷軌道分析
圖2. 器件結構A)和B)，能級及功能層分子結構；C) 基于結構A的電流密度-電壓-亮度圖; D) 外量子效率-亮度圖 (x = 100, y = 10); E) 外量子效率隨功能層厚度變化曲線; F) 基于結構B的電流密度-電壓-亮度圖; G) 外量子效率-亮度圖; H) 非摻雜TCO-1厚發光層和薄發光層器件的工作壽命對比圖; D)和G)圖中的插圖: 5V處的EL光譜和FCO-1的器件照片
為了發揮該系列材料高遷移率的優勢，作者制備了器件結構簡化的厚發光層OLED器件（ITO/MoO3(6 nm)/mCBP (10 nm)/EML/SF3TRZ(10 nm)/Liq (2 nm)/Al），FCO-1和TCO-1在器件中同時發揮發光材料和傳輸材料的作用。以FCO-1為例，在發光層厚度為100 nm時，非摻雜器件的最大外量子效率維持在22.6%，在1000 cd/m2亮度下的效率滾降僅為7.1%；同時，通過對發光層厚度進行精細調控，在60到180 nm范圍內，外量子效率均可維持在20%左右，這種對發光層厚度較低的敏感性主要得益于快速的載流子遷移帶來的高效的載流子復合；谠摻Y構的敏化器件也有優異的性能表現，以TCO-1敏化v-DABNA窄光譜發光客體的CIE色坐標為（0.15，0.27），最大外量子效率可達23.2%，在1000 cd/m2亮度下仍可維持在22.1%，且在該亮度下測得的LT50也達到了144.5 h。此外，得益于厚發光層帶來的寬的復合區和低的激子密度，和薄發光層器件相比，厚發光層器件的使用壽命得到了顯著的提升，體現了厚發光層器件潛在的應用潛力。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202401434
