有机活性平面异质结发光二极管

Organic light-emitting diodes (OLEDs) have been widely used as the display elements in small-inch digital products like mobile phones and large screen electronic products like televisions, and they also show great application potentials in next-generation solid-state lighting. In this study, we will explore a unique way to develop emission-layer-free high performance electrofluorescent OLEDs based on the organic active pn heterojunction with an excited charge transfer character as the exciton generation and emissive center. Through combined investigation of novel materials and device configurations, we are devoted to exploit the common laws to design molecular structures of the involved materials and device structures towards high performance organic active pn heterojunction light emitting diodes with a high external quantum efficiency, low-driving voltages and a simplified structure. This study should help a lot to understand the unique electroluminescent property of organic active planar heterojunctions, and provides a novel strategy to develop low-cost and high-performance organic electrofluorescent devices, thus, should possess good values in both areas in the scientific research and industrial applications.

有机发光二极管（OLED）已经在手机等小尺寸数码产品以及电视等大尺寸电子产品实现了较为广泛的显示应用，并且在新一代固态照明领域表现出了巨大的潜在应用前景。本项目致力于从传输材料出发，利用典型的p型和n型有机半导体材料，构建具有分子间电荷激发态的活性平面pn异质结，并利用这些活性平面异质结作为激子生成及发光中心，制备无独立发光层的高性能电致荧光OLED。从开发新材料以及研究新的器件结构的角度出发，探索适用于构建高性能活性平面异质结型OLED的材料及器件结构的设计规律，实现具有具高外量子效率、低驱动电压以及结构简单特点的新型OLED器件。本项目的实施有利于推动对有机活性平面异质结独特的电致发光特性的认识，提供一种具有低成本优势的开发高性能有机电致荧光器件的新颖研究思路，具有重要的基础研究以及产业应用的意义。

有机发光二极管（OLED）在手机、可穿戴装置等数码产品实现了较为广泛的显示应用，并且在新一代固态照明领域表现出了巨大的潜在应用前景。一般说来，OLED材料及器件的研究思路在于以发光材料为中心，再开发相匹配的传输材料等辅助材料来使得发光材料功能最大化，从而获取高性能的OLED器件。本项目致力于从传输材料出发，利用典型的p型和n型有机半导体材料，构建具有分子间电荷激发态的活性平面pn异质结，并利用这些活性平面异质结作为激子生成及发光中心，制备无独立发光层的高性能电致荧光OLED。主要研究内容包括：1）发展一系列新颖的p型及n型有机半导体材料，并探索具有良好电致发光潜力的pn活性平面异质结的材料组合；2）多光色的兼具高效率、低驱动电压以及结构简单的平面pn异质结型荧光OLED的设计及制备; 3） 基于所发展的典型器件，探索活性平面异质结型OLED的内在工作机制。获得一系列研究成果，主要如下：①基于新型的螺式双砜受体材料，发展了一系列分子内或者分子间电荷转移的发光材料。通过这系列分子结构较为相关的材料，对比研究了分子内以及分子间电荷转移态两种方法去构筑有机发光材料的区别及联系。②通过采用“激发态隔离效应”的策略，成功提升了平面pn异质结OLED的发光性能，使得所制备器件的发光亮度大大提升，同时有效地抑制了器件在高亮度下的效率滚降。③在空间隔离的异质结结构中，观测到长程电子空穴对的辐射复合，利用该现象设计器件，发现可以获得滚降现象得到更好抑制的异质结型OLED，同时器件也能表现出更高的发光亮度。④在宽带隙的有机小分子材料TmPyTZ中观测到接近无缺陷限制的大电子电流传输。发表以项目负责人为第一或者通讯作者的研究论文6篇，影响因子均大于3，申请或者获得授权发明专利3项。本项目获得了pn-OLED材料和器件设计的经验，促进了同行对有机活性平面异质结发光特性的认识，为该类型器件的进一步实用化打下了一定的基础。