特別說明：本文由米測技術中心原創撰寫，旨在分享相關科研知識。因學識有限，難免有所疏漏和錯誤，請讀者批判性閱讀，也懇請大方之家批評指正。
原創丨彤心未泯（米測 技術中心）
編輯丨風云
有機發光二極管（OLED）是一種革命性的發光顯示技術，已在手機和電視中成功商業化。注入的電荷形成單線態激子和三線態激子，為了獲得高效率，使三線態激子和單線態激子發光非常重要。目前，通過熱激活延遲熒光（TADF）收獲三重態的材料是一個非?；钴S的研究領域，作為通常使用重金屬原子的磷光發射器的替代品。盡管已經取得了巨大的進步，但在大多數TADF OLED 中，隨著驅動電流的增加，效率會嚴重下降，稱為效率滾降。到目前為止，許多文獻表明，應通過最小化單重態和三重態激發態之間的能量差（ΔEST）來減少效率滾降，以通過反向系間竄越（kRISC）最大化三重態到單重態的轉化率。
基于此，英國圣安德魯斯大學I. D. W. Samuel和E. Zysman-Colman等人分析了各種TADF OLED的效率滾降，發現這些參數都不能完全解釋所報告的效率滾降。通過考慮 TADF 材料中單線態和三線態之間的動態平衡，作者提出了材料設計的品質因數以減少效率滾降，并討論了其與 TADF OLED 報告數據的相關性。所提出新品質因數將指導TADF 材料的設計和開發，以減少效率下降。它將有助于提高TADF OLED 在實際顯示操作條件下的效率，并將 TADF 材料的使用擴展到需要高亮度的應用，例如照明、增強現實和激光。
TADF設備的效率滾降
本文分析的核心問題是發射極設計方面可以采取哪些措施來減少效率滾降（即增加 J90）？為了確定發射器設計的關鍵參數，首先需要考慮導致效率滾降的原因。磷光 OLED 的研究表明，隨著電流密度的增加，三重態-三重態湮滅 (TTA) 和三重態-極化子湮滅(TPA) 是主要的損耗機制。除了降低效率外，涉及三聯體的雙分子過程也是設備退化的主要機制。
圖1 效率滾降示例
FOM的推導
為了制定TADF材料設計指南以減少OLED的效率滾降，作者更仔細地研究了TADF的機制。作者展示了為FOM函數的J90。kRISC與J90 的相關性比kRISC 與J90 的相關性更強。因此，與單獨考慮 kRISC相比，最大化 krSKeq并最小化電激勵下的 T1 群體是改善效率滾降的更好策略。
圖2 TADF 發射器的簡化Jablonski圖
影響效率滾降的其他因素
J90和提出的FOM之間存在良好的相關性，FOM描述了在受三重態數量限制的器件中使用特定發光材料可以實現的最佳效果。在實際器件中，許多因素，尤其是不完美的電荷平衡，可能會導致性能比理想情況更差。此外，在低電流密度下，一些器件的效率隨著電流的增加而增加密度。增加 FOM 將減少三重態數量，但減少三重態數量所帶來的改善取決于 γTT 的值。
圖3 數據分析
圖4 FOM
參考文獻：
Diesing, S., Zhang, L., Zysman-Colman, E. et al. A figure of merit for effciency roll-off in TADF-based organic LEDs. Nature 627, 747–753 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07149-x
