Blauwe TADF-OLED's worden geconfronteerd met meer uitgesproken problemen op het gebied van efficiëntieverlies en materiaaldegradatie in vergelijking met hun groene en rode tegenhangers, als gevolg van de vorming van hoogenergetische excitonen door bimoleculaire reacties van langlevende opgewonden toestanden.

Om de weg vrij te maken voor toekomstige TADF-OLED-toepassingen is het van cruciaal belang om geavanceerde blauwe TADF-moleculen te ontwikkelen met een extreem korte excitonlevensduur, idealiter op nanosecondenschaal. Het gelijktijdig bereiken van een hoge fotoluminescentie-kwantumopbrengst (PLQY), een ultrakorte levensduur van excitonen en onderdrukte concentratie-uitdoving in TADF-materialen is wenselijk maar uitdagend.

In een onderzoek gepubliceerd in Advanced Materials rapporteerde een onderzoeksgroep onder leiding van prof. Lu Canzhong van het Fujian Institute of Research on the Structure of Matter van de Chinese Academie van Wetenschappen een nieuwe strategie voor het ontwerpen van hoogwaardige blauwe TADF-materialen, en ontwikkelde een blauw TADF-materiaal met hoge emissie-efficiëntie, levensduur van de emissie van nanoseconden, en effectief onderdrukte concentratie-uitdoving, waardoor de realisatie van hoogwaardige niet-gedoteerde en gedoteerde blauwe OLED's mogelijk werd.

De onderzoekers ontwierpen en synthetiseerden een TADF-molecuul van het acceptor-donor-acceptor (A-D-A) type, namelijk 2BO-sQA, met een dispirofluoreen-quinolinoacridine (sQA) donor en twee cofaciale zuurstofbrug-triarylboron (BO)-acceptoren die bijna orthogonaal zijn ten opzichte van de sQA. donateur.

Deze unieke moleculaire structuur maakt het mogelijk een extreem smalle singlet-triplet-energiekloof te bereiken, waardoor de omgekeerde intersysteemovergang wordt versneld en ultrakorte emissielevensduur wordt bereikt. Een dergelijke korte vertraagde levensduur van de fluorescentie is ongewoon bij TADF-materialen met een hoog rendement en zal naar verwachting gunstig zijn bij het verminderen van de vernietiging van excitonen in de emitterende laag en het onderdrukken van de roll-off van de efficiëntie bij hoge luminantieniveaus.

De moleculaire stijfheid en intramoleculaire interacties remmen ook effectief niet-stralingsovergangen af, waardoor een hoge emissie-efficiëntie wordt gegarandeerd. Een stijve driedimensionale A-D-A-moleculaire architectuur kan op effectieve wijze aggregatie onderdrukken die wordt veroorzaakt door emissiedoving bij hoge dopingconcentraties. De films die 2BO-sQA bevatten, met concentraties variërend van 10 gew.% tot 100 gew.%, vertonen hoge PLQY's van 99% tot 86%.

De OLED's die 2BO-sQA als de terminale luminescerende emitter gebruiken, vertoonden uitstekende elektroluminescerende eigenschappen zonder significante afhankelijkheid van de concentratie, waarbij de maximale externe kwantumefficiëntie (EQEmax) op meer dan 30% werd gehandhaafd voor dopingconcentraties variërend van 10 tot 70 gew.%. Opmerkelijk genoeg behaalde de niet-gedoteerde blauwe OLED een recordhoge maximale EQE van 26,6% met een kleine efficiëntie-roll-off van 14,0% bij een luminantie van 1000 cd m ^-2 .

Hyperfluorescentie-OLED's met 2BO-sQA als sensibilisator en v-DABNA als het terminale doteermiddel realiseerden smalbandige diepblauwe emissie met hoge EQE's tot 32,3%. De EQE-roll-off bij 1.000 cd m ^-2 daalde aanzienlijk van 40,1% voor het controleapparaat tot 14,5% voor de hyperfluorescentie-OLED met 40 gew.% 2BO-sQA, waarschijnlijk toegeschreven aan de korte excitonlevensduur van de sensibilisator.

Deze resultaten demonstreerden het potentieel van 2BO-sQA als sensibilisator voor het bereiken van hoogwaardige diepblauwe hyperfluorescentie-OLED's.

Deze studie werpt nieuw licht op de ontwikkeling van ideale blauwe TADF-materialen die tegelijkertijd een hoge emissie-efficiëntie, een ultrakorte levensduur van excitonen en onderdrukte concentratie-uitdoving vertonen, die zeer wenselijk zijn voor het bereiken van hoogwaardige blauwe OLED's.