寻求新一代的纯有机发光体系是促进OLED技术进一步发展的关键，也是该领域当前研究热点。其中，由清华大学的段炼团队首次提出的热活化敏化荧光（TSF）发光新机制利用热活化延迟荧光材料（thermally activated delayed fluorescence, TADF）作为传统荧光染料的敏化主体，可实现高效稳定的全荧光OLED，有望成为新一代的发光体系。近日，该团队在前期工作的基础上，进一步分析调控基于TSF机制OLED发光层中宽带隙主体和TADF敏化剂之间的相互作用，系统的揭示了激子损失途径，并为高效的TSF-OLED的制备指明了方向。

TSF-OLED器件发光层一般由三元体系构成：宽带隙主体，TADF敏化剂和传统荧光染料（CFD）。理想情况下，TADF敏化剂将体系中三线态（T1）上转换为单线态（S1）进而将能量通过Forster方式传递给CFD单线态发光，实现100%的激子利用率。然而，体系中激子会通过生成CFD三线态从而损失掉，降低器件效率。CFD三线态的生成主要是可分为两个部分，一是载流子在CFD直接复合产生，二是通过主体或者TADF敏化剂到CFD的Dexter能量传递生成。如何调控主体和TADF敏化剂的相互作用从而减小激子损失是提升TSF-OLED效率的关键，而之前并没有相关研究。

针对此，清华大学团队同时考虑宽带隙主体类型（TADF或non-TADF）和载流子复合位置（在宽带隙主体或TADF敏化剂上），构建了四种类型的TSF-OLEDs，系统地研究了主体与TADF敏化剂相互作用对器件性能的影响。他们分析发现，在宽带隙主体具有TADF性质且载流子复合物发生在该主体上时，可以形成多通道敏化途径。该途径可增强体系中Forster能量传递的敏化途径，并抑制Dexter能量传递减小激子损失，从而提升器件效率。他们设计合成了3种新型宽带隙主体材料，并选用传统主体CBP作为对比，构筑了上述4种类型的器件。通过研究器件在电致下的瞬态衰减，直接证明了I型器件中从TADF主体S1→CFD S1和TADF主体S1→TADF敏化剂S1→CFD S1的多通道敏化途径的形成。基于多通道敏化的I型器件实现了23.2％/ 76.9 lm / W的最大外部量子效率（EQEmax）/功率效率（PEmax），显著优于其他三种类型器件。通过对I型TSF-OLED中电子传输材料的进一步优化，器件EQEmax和PEmax分别达到了24.2%和89.5 lm/W，同时器件半衰期在2000 cd/m2起始亮度下超过了400小时。

该工作系统地揭示了多通道敏化途径的形成条件和优势，为设计更高效的TSF器件开辟了新途径，并推动了该技术的产业化进程。

这一成果近期发表在Advanced Materials 上，文章的第一作者是清华大学博士研究生宋晓增，通讯作者为段炼教授和张东东助理研究员。

论文信息：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201901923

Understanding and Manipulating the Interplay of Wide‐Energy‐Gap Host and TADF Sensitizer in High‐Performance Fluorescence OLEDs

Xiaozeng Song, Dongdong Zhang, Yang Lu, Chen Yin, Lian Duan

Adv. Mater., 2019, DOI: 10.1002/adma.201901923.