研究人员推出新型有机发光二极管具有超低开启电压可发出蓝光

蓝光对于发光设备、照明应用以及智能手机屏幕和大屏幕显示器至关重要。然而，由于其功能需要高施加电压，开发高效的蓝色有机发光二极管(OLED)具有挑战性。传统的蓝色OLED通常需要4V左右的电压才能实现100cd/m2的亮度。这高于3.7V的工业目标——智能手机常用的锂离子电池的电压。因此，迫切需要开发能够在较低电压下工作的新型蓝色OLED。

在这方面，东京工业大学和大阪大学的井泽诚一郎副教授与富山大学、静冈大学和分子科学研究所的研究人员进行了合作。该团队最近推出了一种新型OLED器件，具有1.47V的蓝光发射超低开启电压和462nm(2.68eV)的峰值波长。他们的工作发表在《自然通讯》上。

该OLED中所用材料的选择会显着影响其开启电压。该装置利用NDI-HF(2,7-二(9H-芴-2-基)苯并[1Mn][3,8]-菲咯啉-1,3,6,8(2H,7H)-四酮)作为受体，1,2-ADN(9-(萘-1-基)-10-(萘-2-基)蒽)作为供体，TbPe(2,5,8,11-四叔丁基苝)作为荧光掺杂剂。该OLED通过称为上转换(UC)的机制运行。这里，空穴和电子分别注入给体(发射体)和受体(电子传输)层。它们在供体/受体(D/A)界面处重组，形成电荷转移(CT)状态。

Izawa博士观察到，“D/A界面的分子间相互作用在CT状态形成中发挥着重要作用，更强的相互作用会产生更好的结果。”

东京工业大学的研究人员证明，基于典型蓝色荧光发射器的上转换有机发光二极管(OLED)可在1.47V的超低开启电压下实现发射。他们的技术规避了蓝色OLED的传统高电压要求，从而为商用智能手机和大屏幕显示器带来了潜在的进步。图片来源：井泽清一郎副教授

随后，CT态的能量选择性地转移到发射极的低能第一三重激发态，通过三重态-三重态湮没(TTA)形成高能第一单重激发态，从而产生蓝光发射。。

“由于CT态的能量远低于发射极的带隙能量，TTA的UC机制显着降低了激发发射极所需的施加电压。因此，这种UC-OLED的亮度达到了100cd/m2，相当于商业显示器的电压，电压仅为1.97V，”Izawa博士解释道。

实际上，这项研究使用商业显示器中广泛使用的典型荧光发射器，有效地生产了一种在超低开启电压下发出蓝光的新型OLED，从而标志着向满足蓝色OLED的商业要求迈出了重要一步。它强调了优化D/A接口设计对于控制激子过程的重要性，并且不仅为OLED带来了希望，也为有机光伏和其他有机电子器件带来了希望。

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