作者:韩扬眉 来源:中国科学报 发布时间:2023/6/27 17:58:52
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基于新原理的高性能有机发光材料研发成功

 


有机发光二极管(OLED)是新一代信息显示技术,具有低能耗、柔性轻薄、超强感官体验等优势,可满足丰富的场景化应用,为可穿戴、车载、教育、医疗等智能终端提供了新的可能。

在国家自然科学基金重大研究计划“面向能源的光电转换材料”支持下,科学家提出了突破现有发光理论框架的新发光机制,制备出大面积柔性白光OLED照明器件,在国际上首次实现了晶圆级有机半导体单晶制备。

高效率OLED是提升能源利用效率、实现绿色低碳及实施“双碳”战略的重要助力。当前,在有机半导体发光材料体系发展中,第二代磷光材料和第三代TADF材料的核心技术专利均被日本、美国、德国等外国公司所掌握,关键的OLED发光材料及器件制备设备的国产化程度还很低。

中国科学院院士、华南理工大学教授马於光表示,应当首先探寻新发光原理、发展新研究方法,并基于此开发系列新发光材料,从源头上创新,突破国外核心专利壁垒。

科研人员突破现有光物理理论框架,利用“高能反系间窜越”的原理,实现100%单线态激子发光的“热激子”机制,研制出拥有独立知识产权的有机发光材料新体系,为新一代低成本光材料的设计制备提供了全新路径。

基础研究促进产业发展。基于该机制的热激子蓝光材料在主要性能上优于现有产线材料,已开始在京东方、华星光电等企业开展产线上验证,并成立东莞伏安光电科技有限公司推进量产应用。

同时,他们发现一类全新的高稳定性、高发光效率自由基发光材料体系。其具有双线态特征,从而在源头上规避了暗态(T)的形成,并由此提出了“自由基双线态发光”这一全新原理。基于此类材料设计的新器件在性能上取得重大突破,是当时报道中效率最高的红光材料。

科研人员发现了激活T的聚集体结构及室温磷光材料,建立和发展了室温磷光的理论模型,引领了纯有机室温磷光研究方向。

此外,科研人员还提出了“H聚集稳态三线态激子”的分子设计策略,实现纯有机分子三线态激子的高效利用,开发出单一有机晶体材料下的多彩长余辉显示,创制出首例多彩有机“夜明珠”。

白光OLED作为新一代固体照明光源,具有高能效、绿色环保、面光源、发光均匀、光线柔和、色温可调、低成本、大面积、可实现柔性化等优点。然而,高效率、大面积、柔性白光OLED照明器件集成是发展白光OLED照明器件面临的挑战。

对此,科学人员通过合作攻关,研制出大面积、高导电率、高透光性的银柔性透明电极,实现了纳米尺度的光学耦合调控,最终将柔性透明电极与光学器件耦合集成,获得了创纪录的高效柔性白光照明器件。

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马於光(左一)在指导学生。受访者供图

 

 
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