励起子生成効率２００％を示す有機ＥＬ素子の創成

激子产生效率200%的有机EL器件的制作

基本信息

批准号：
18J21071
负责人：
永田亮
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

近赤外OLEDにおける外部量子効率（external EL quantum efficiency: EQE）の向上および高出力化を志向する上では、近赤外発光分子自体の低いPL量子収率（PL quantum yield: PLQY）が深刻な課題となってきた。すなわち、近赤外発光分子においては、基底状態と励起状態の波動関数の混合によって無輻射失活過程が強く促進されるため（エネルギーギャップ則）、再配向エネルギーをはじめとした各因子の改善に向けて、新規分子骨格の探索が必要不可欠となる。また近年は、熱活性化遅延蛍光（thermally activated delayed fluorescence: TADF）過程を用いた、高効率深赤色～近赤外TADF-OLEDの報告が為されているが、これらのOLEDにおいても、実用駆動電流におけるEQEの大幅な低下（ロールオフ）が問題となっており、これは主に長寿命の三重項励起子の蓄積による、励起子ー励起子間あるいは励起子ー電荷間の失活に起因している。以上のことから、本年度は、①再配向エネルギーの低減に基づく無輻射失活過程の抑制、および②逆項間交差（reverse intersystem crossing: RISC）過程の高速化に基づくロールオフの抑制、という2つの観点から、新規の電子受容骨格を用いた近赤外TADF分子：TPA-PZTCNを設計し、そのPL特性およびEL特性の検証をすすめた。実際にTPA-PZTCN分子は、729 nmにピークを有する高効率のPL発光と高速のRISC過程を示し、OLEDにおける非常に高いEQE:13.4%の実現とロールオフの抑制に成功している。また、900 nm帯の近赤外蛍光材料と組み合わせることで、734 nmと901 nmの2波長の近赤外光を用いた、オール有機の光電式脈波センシングにも成功した。

为了提高外量子效率（EQE）并提高近红外OLED的输出功率，近红外发光分子本身的低PL量子产率（PLQY）已成为一个严重的问题。换句话说，在近红外发射分子中，通过混合基态和激发态的波函数（能隙定律）来强烈促进非辐射失活过程，因此改善包括重定向能在内的各种因素很重要。最后，寻找新的分子框架至关重要。此外，近年来，采用热激活延迟荧光（TADF）工艺的高效深红至近红外TADF-OLED已被报道，电流的EQE（滚降）显着下降是一个问题。这主要是由于长寿命三线态激子的积累导致激子与激子之间或激子与电荷之间的失活造成的。基于上述，今年我们将重点关注两种方法：（1）通过减少重定向能量来抑制非辐射失活过程，以及（2）通过加速反向系间穿越（RISC）过程来抑制滚降。基于此，我们利用新型电子接受骨架设计了一种近红外TADF分子：TPA-PZTCN，并进一步验证了其PL和EL性能。事实上，TPA-PZTCN 分子表现出峰值为 729 nm 的高效 PL 发射和快速 RISC 工艺，并成功实现了 13.4% 的极高 EQE 并抑制了 OLED 中的滚降。此外，通过将其与900 nm波段的近红外荧光材料相结合，我们成功地使用734 nm和901 nm两种近红外光波长进行全有机光电脉冲波传感。

项目成果

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Enhancing spin-orbital coupling in deep-blue/blue TADF emitters by minimizing the distance from the heteroatoms in donors to acceptors

通过最小化供体中杂原子与受体之间的距离来增强深蓝色/蓝色 TADF 发射体中的自旋轨道耦合

DOI：
10.1016/j.cej.2020.127591
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
15.1
作者：
Cai Minghan;Auffray Morgan;Zhang Dongdong;Zhang Yuewei;Nagata Ryo;Lin Zesen;Tang Xun;Chan Chin;Lee Yi;Huang Tianyu;Song Xiaozeng;Tsuchiya Youichi;Adachi Chihaya;Duan Lian
通讯作者：
Duan Lian

近赤外有機EL素子における励起子生成効率の向上

提高近红外有机EL器件的激子产生效率