記者從黑龍江大學獲悉，近日，該校許輝教授領銜的磷基光電功能材料科研團隊對雙極藍光熱激發(fā)延遲熒光主體材料研究取得突破性進展，研究證明可以用雙極主體材料改善器件性能，從而解決現(xiàn)有有機電致發(fā)光器件成本高、污染環(huán)境、發(fā)光猝滅的難題。相關成果7月5日發(fā)表在國際頂級學術刊物《細胞》（Cell）的自然科學類子刊《Chem》上。

最新研究實現(xiàn)顯示屏成本污染雙降

三代“成員”的變革

破解顯示屏高成本難題的關鍵角色藍光熱激發(fā)延遲熒光主體材料，也就是熱激發(fā)延遲熒光主體材料，是作為發(fā)光體來構建有機電致發(fā)光器件。有機電致發(fā)光器件經(jīng)歷了三代“成員”的變革，目前有機電致發(fā)光器件器件所采用的貴金屬配合物類磷光染料不僅成本高而且污染環(huán)境。新一代熱激發(fā)延遲熒光有機電致發(fā)光器件在保留上一代磷光有機電致發(fā)光器件高效率的同時，采用純有機分子發(fā)光材料，從而解決了上述問題。但熱激發(fā)延遲熒光材料往往具有更高的極性，從而引起更為嚴重的發(fā)光猝滅現(xiàn)象，必須采用主體基質(zhì)加以分散以抑制這種猝滅效應。許輝團隊認為高性能熱激發(fā)延遲熒光主體材料的開發(fā)對熱激發(fā)延遲熒光有機電致發(fā)光器件的實際應用具有決定性的意義，因而尋找藍光熱激發(fā)延遲熒光的主體材料成為許輝教授和團隊攻克的重點。

最新研究實現(xiàn)顯示屏成本污染雙降

打破主體材料三大問題屏障

“藍光熱激發(fā)延遲熒光的主體材料選擇少，我們通過比較11種具有不同極性的雙極主體材料的光電和器件性能，首次證明了主體激發(fā)態(tài)偶極場能夠明顯惡化藍光熱激發(fā)延遲熒光發(fā)光體的發(fā)光猝滅現(xiàn)象，最高能導致多達75％的效率衰減。從而為突破雙極性藍光熱激發(fā)延遲熒光主體材料開發(fā)的瓶頸指明了方向。”許輝介紹說。

通過在分子中引入隔離基團，研究團隊成功將雙極主體分子的激發(fā)態(tài)極性降低至藍光熱激發(fā)延遲熒光發(fā)光體極性的五分之一，從而首次將雙極性和低激發(fā)態(tài)極性這兩個相互矛盾的性質(zhì)成功整合在一起，解決了發(fā)光猝滅的難題。“處于激發(fā)態(tài)的分子間相互碰撞導致原本可用以發(fā)光的能量耗散，也就是“激子猝滅”現(xiàn)象。假設100個可以發(fā)光的激子中有50個被猝滅，那么發(fā)光效率和亮度都會降低50％，從而明顯影響器件的性能。”許輝打比方說。

成本污染雙降低軍民兩用兩相宜

有機電致發(fā)光器件作為新一代顯示和照明設備廣泛應用于手機、平板、手環(huán)等電子產(chǎn)品，包括蘋果、三星、華為等世界主流的電子設備供應商均已使用有機電致發(fā)光器件顯示屏。它不僅超薄、超輕、畫面艷麗，而且具有耐寒耐候、可彎曲折疊、容易與可穿戴電子設備整合等特點，在軍民兩用領域均具有廣闊的應用前景。“宇航員在外太空作業(yè)時，他們身穿的宇航服顯示板依賴于有機電致發(fā)光器件主動發(fā)光。外太空工作環(huán)境惡劣，液晶顯示屏無法工作，而有機電致發(fā)光器件具有耐寒耐厚、純固態(tài)發(fā)光、不怕風沙和水的優(yōu)點，因此能在惡劣條件下使用，適宜軍用，現(xiàn)在我國宇航員使用的就是我國維信諾公司生產(chǎn)的有機電致發(fā)光顯示屏。”

談及雙極藍光熱激發(fā)延遲熒光主體材料之于行業(yè)的意義，許輝說：“信息時代幾乎所有的電子設備都需要使用顯示屏進行信息交互，顯示器件的成本越低越有利于信息可視化，對于提高信息傳遞過程中準確性乃至用戶體驗都非常重要。長期以來材料是制約顯示器成本的因素之一。對于大尺寸面板而言，其成本控制尤為重要，因此，我們需要解決材料成本的難題。目前國家也在有機電致發(fā)光行業(yè)做出了全面的布局，未來有機電致發(fā)光器件設備必將取代液晶顯示屏成為最主流的顯示技術。這方面的探索對整個行業(yè)降低成本、提高效率都有重要意義。”