兼具高遷移率和高發(fā)光效率的有機(jī)半導(dǎo)體材料在光電器件上具有廣闊的應(yīng)用前景，包括有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）、有機(jī)場效應(yīng)發(fā)光晶體管及有機(jī)電泵浦激光器等，但是開發(fā)同時(shí)具有高遷移率和高發(fā)光效率的材料存在很大挑戰(zhàn)，目前文獻(xiàn)報(bào)道的材料種類較少，且大多數(shù)材料為普通熒光材料或三線態(tài)-三線態(tài)上轉(zhuǎn)換發(fā)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(fā)新型的兼具高激子利用率、高遷移率和高發(fā)光效率的有機(jī)半導(dǎo)體材料有重要意義。
圖1. A) 分子化學(xué)結(jié)構(gòu)及晶體構(gòu)型；B) 分子晶體堆積構(gòu)型；C) AICD及NICS計(jì)算結(jié)果；D) 靜電勢分析; E) TCO-1的S1和T1態(tài)的自然躍遷軌道分析
圖2. 器件結(jié)構(gòu)A)和B)，能級及功能層分子結(jié)構(gòu)；C) 基于結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(fā)光層和薄發(fā)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(fā)揮該系列材料高遷移率的優(yōu)勢，作者制備了器件結(jié)構(gòu)簡化的厚發(fā)光層OLED器件（ITO/MoO3(6 nm)/mCBP (10 nm)/EML/SF3TRZ(10 nm)/Liq (2 nm)/Al），F(xiàn)CO-1和TCO-1在器件中同時(shí)發(fā)揮發(fā)光材料和傳輸材料的作用。以FCO-1為例，在發(fā)光層厚度為100 nm時(shí)，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(shí)，通過對發(fā)光層厚度進(jìn)行精細(xì)調(diào)控，在60到180 nm范圍內(nèi)，外量子效率均可維持在20%左右，這種對發(fā)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(fù)合；谠摻Y(jié)構(gòu)的敏化器件也有優(yōu)異的性能表現(xiàn)，以TCO-1敏化v-DABNA窄光譜發(fā)光客體的CIE色坐標(biāo)為（0.15，0.27），最大外量子效率可達(dá)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(dá)到了144.5 h。此外，得益于厚發(fā)光層帶來的寬的復(fù)合區(qū)和低的激子密度，和薄發(fā)光層器件相比，厚發(fā)光層器件的使用壽命得到了顯著的提升，體現(xiàn)了厚發(fā)光層器件潛在的應(yīng)用潛力。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202401434
