100%理论内量子效率的全荧光有机电致发光材料与器件

Organic light-emitting devices (OLED) have gained much attention due to their potential applications in next generation solid-state lighting and flat-panel displays. However, the development of OLED towards high performance and low cost has been hindered by the poor color purity as well as short lifetime of blue phosphorescent materials and the high cost caused by phosphorescent devices. To address this bottleneck, 100% theoretical internal quantum efficiency fully fluorescent OLED technology is proposed as the ideal resolution, which can not only realize high device performance, but also hopefully reduce cost and improve the color purity and lifetime of blue devices. With the advent of the novel OLED technology, new requirements for materials and device configurations emerge. Aiming at these critical scientific issues, the research of this project will mainly focus on the following three aspects: 1) the relationship between the singlet-triplet splitting and molecular structures of novel fluorescent materials; 2) the formation and energy transfer mechanism of exciplex systems; 3) the device configuration of high efficiency fully fluorescent OLED based on the novel fluorescent materials and exciplex systems. These research works will provide theoretical and experimental basis for tuning the optoelectronic properties of organic molecular materials and promoting the development of OLED technology.

有机电致发光技术(OLED)作为新一代重要的显示与固体光源技术，其研究近年来受到巨大重视。磷光OLED技术在材料成本，以及蓝光器件的色纯度和寿命等方面存在的问题使OLED技术向着更高水平（高性能和低成本）的发展受到了限制。100%理论内量子效率的全荧光OLED技术不但能获得高的器件效率，而且还有望降低材料成本和改善蓝光器件色纯度和寿命，为解决以上瓶颈问题提供了理想方案。然而新OLED机制的出现也将对材料和器件结构提出新的要求，该领域研究中存在许多关键科学问题有待解决。本项目针对以上关键科学问题，拟重点开展以下三方面的研究工作：1）新型荧光发光材料电子交换能与分子结构的关系；2）激基复合物发光体系的形成与能量转移机制；3）基于新型荧光发光材料与激基复合物发光体系的高效全荧光OLED器件结构。以上研究将为调控有机分子材料光电性质，以及促进OLED显示与光源技术的发展提供理论和实验基础。

有机电致发光技术（OLED）作为新一代最重要的显示与固体光源技术，其研究近年来受到巨大重视。100%理论内量子效率的全荧光OLED技术在能获得高的器件效率的同时，还有望降低材料成本和改善蓝光器件色纯度和寿命，是OLED向着更高水平发展的理想方案。然而新OLED机制的出现也将对材料和器件结构提出新的要求，该领域研究中存在许多关键科学问题有待解决。本项目对100%理论内量子效率的全荧光OLED技术中存在的一系列关键科学问题进行了研究，取得了突破性的进展，重点工作及成果如下：..1. 对基于分子内电荷转移的单一分子热活化延迟荧光（TADF）材料体系的分子结构与材料性能关系进行了系统的研究。首先揭示了分子构象是影响单一分子TADF材料发光性能的关键因素之一，并提出了可行的构象控制和利用方案。其次采用了刚性芳香片段、调控三线态能级性质以提升材料性能。基于所获得的高效单一分子TADF材料对相应OLED的器件结构进行了针对性研究，各色OLED器件效率均达到当前国际一流水平。相关成果成功解决了目前单一分子TADF材料发展中的关键科学问题，对于发展各色高效单一分子TADF材料体系具有重要的指导意义。..2. 对基于分子间电荷转移的激基复合物TADF材料体系中组分材料与激子利用率之间的关系进行了系统的研究。提出了引入单一分子TADF材料作为构成组分、引入三元组分、利用氢键辅助等方式构建新型激基复合物TADF材料体系的设计策略。基于所获得的高效激基复合物TADF材料体系，对相应OLED的器件结构进行了研究，各色OLED均达到国际先进水平。相关成果为高效激基复合物TADF材料提供了重要的设计策略，也为有机光电子器件中分子间相互作用的分析提供了理论基础。.. 本项目相关成果获得2018年度江苏省科学技术一等奖，发表SCI论文56篇，申请发明专利21项（其中已获得授权7项），培养博士研究生7人，硕士研究生15人。