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Multiple-Resonance Extension and Spin-Vibronic-Coupling-Based Narrowband Blue Organic Fluorescence Emitters with Over 30% Quantum Efficiency
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2022-06-27 , DOI: 10.1002/adma.202202464 Ha Lim Lee 1 , Soon Ok Jeon 2 , Inkoo Kim 3 , Seung Chan Kim 1 , Junseop Lim 1 , Joonghyuk Kim 2 , Sangho Park 2 , Jun Chwae 2 , Won-Joon Son 3 , Hyeonho Choi 2 , Jun Yeob Lee 1
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2022-06-27 , DOI: 10.1002/adma.202202464 Ha Lim Lee 1 , Soon Ok Jeon 2 , Inkoo Kim 3 , Seung Chan Kim 1 , Junseop Lim 1 , Joonghyuk Kim 2 , Sangho Park 2 , Jun Chwae 2 , Won-Joon Son 3 , Hyeonho Choi 2 , Jun Yeob Lee 1
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Achieving narrow-bandwidth emission and high external quantum efficiency (EQE) simultaneously is a challenge for next-generation blue-emitting organic light-emitting diodes (OLEDs). In this study, novel multiple-resonance thermally activated delayed fluorescence (MR-TADF) emitters are developed by fusing an indolocarbazole unit with two carbazole skeletons using para-oriented nitrogen atoms. The resulting rigid and planar π-system without electron-accepting atoms exhibits pure blue photoluminescence at 470 nm, reaching a 100% quantum yield with a full-width-at-half-maximum (FWHM) of 25 nm. Higher-level quantum chemistry calculations confirm an MR effect within the extended π-conjugation and an enhanced triplet-to-singlet crossover (104 s−1) through a reduced energy gap (ΔEST) coupled with large spin-vibronic coupling mediated by low-lying triplet excited states. An OLED fabricated using the MR-TADF emitter with CIE color coordinates of (0.12, 0.16) exhibits a record high EQE of 30.9% and a small FWHM of 23 nm. With further optimization of the device structure, a high EQE of 33.8% is achieved without additional outcoupling enhancements owing to the near-perfect horizontal alignment of the emitting dipoles.
中文翻译：
量子效率超过 30% 的多共振扩展和基于自旋振动耦合的窄带蓝色有机荧光发射器
同时实现窄带宽发射和高外部量子效率 (EQE) 是下一代蓝光有机发光二极管 (OLED) 面临的挑战。在这项研究中，通过使用对位取向的氮原子将吲哚并咔唑单元与两个咔唑骨架融合，开发了新型多共振热激活延迟荧光 (MR-TADF) 发射器。所得的不含电子接受原子的刚性平面 π 系统在 470 nm 处表现出纯蓝色光致发光，达到 100% 的量子产率，半高全宽 (FWHM) 为 25 nm。更高水平的量子化学计算证实了扩展的 π 共轭内的 MR 效应和增强的三重态到单重态交叉（10 4 s -1) 通过减小的能隙 (Δ E ST ) 以及由低位三重激发态介导的大自旋振动耦合。使用具有 (0.12, 0.16) 的 CIE 颜色坐标的 MR-TADF 发射器制造的 OLED 表现出创纪录的 30.9% 的 EQE 和 23 nm 的小 FWHM。随着器件结构的进一步优化，由于发射偶极子的近乎完美的水平排列，在没有额外的外耦合增强的情况下实现了 33.8% 的高 EQE。
更新日期：2022-06-27
中文翻译：
量子效率超过 30% 的多共振扩展和基于自旋振动耦合的窄带蓝色有机荧光发射器
同时实现窄带宽发射和高外部量子效率 (EQE) 是下一代蓝光有机发光二极管 (OLED) 面临的挑战。在这项研究中，通过使用对位取向的氮原子将吲哚并咔唑单元与两个咔唑骨架融合，开发了新型多共振热激活延迟荧光 (MR-TADF) 发射器。所得的不含电子接受原子的刚性平面 π 系统在 470 nm 处表现出纯蓝色光致发光，达到 100% 的量子产率，半高全宽 (FWHM) 为 25 nm。更高水平的量子化学计算证实了扩展的 π 共轭内的 MR 效应和增强的三重态到单重态交叉（10 4 s -1) 通过减小的能隙 (Δ E ST ) 以及由低位三重激发态介导的大自旋振动耦合。使用具有 (0.12, 0.16) 的 CIE 颜色坐标的 MR-TADF 发射器制造的 OLED 表现出创纪录的 30.9% 的 EQE 和 23 nm 的小 FWHM。随着器件结构的进一步优化，由于发射偶极子的近乎完美的水平排列，在没有额外的外耦合增强的情况下实现了 33.8% 的高 EQE。
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