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2023 年第 1 期

特邀报告

有机发光二极管蓝光材料研究进展增强出版
谭文乐,俞越,胡德华,马於光
2023, 44(1): 1-11. DOI: 10.37188/CJL.20220328

摘要：有机发光二极管（Organic light‑emitting diodes，OLEDs）经过30余年的发展，在显示和照明领域已经进入了大规模应用的阶段。有机红光及绿光OLEDs基本上已能够达到商业应用的标准，但是蓝光OLEDs仍然存在亮度低、高亮度下寿命短的问题，因而商业上对兼具高激子利用率及高稳定性的蓝光材料和器件的需求显得尤为迫切。为了解决这一问题，国内和国际上相继提出了基于重金属配位的磷光配合物、三线态‐三线态湮灭、热活化延迟荧光、“热激子”等材料结构的设计策略，期望在获得高发光量子效率和激子利用率的同时，尽量减小器件的效率滚降，获得具有高稳定性、长寿命的蓝光OLEDs器件。本文总结了不同类型蓝光OLEDs材料的研究进展，并对未来蓝光材料的发展趋势进行了展望。
关键词：蓝光OLEDs;热激子;热活化延迟荧光;金属磷光配合物;三线态-三线态湮灭

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发布时间：2023-02-16
过渡金属配合物TADF发光材料研究进展增强出版
张靖羚,李凯,杨楚罗
2023, 44(1): 12-25. DOI: 10.37188/CJL.20220308

摘要：高效率利用三重态激子发光是制备高性能有机发光二极管（OLED）的关键。除磷光过渡金属配合物外，具有热活化延迟荧光（TADF）特性的过渡金属配合物能够将三重态激子上转换为单重态激子，进而通过单重态激子辐射发光，为开发金属配合物发光材料提供了新的途径。然而，过去十年来OLED发光材料的研究主要聚焦在纯有机TADF体系上，过渡金属配合物TADF材料的研究投入相对偏少。但是，已有研究表明金属配合物能够利用金属的重原子效应促进反向系间窜越（RISC）过程，提升TADF发光效率并缩短TADF寿命，有利于制备高效率、低滚降的OLED。本文根据金属中心不同的d电子构型分类筛选了TADF金属配合物研究领域中代表性的材料体系，对其激发态属性、光物理和器件性能进行了概括和讨论。通过对不同类型的TADF金属配合物发光性能的归纳和比较，揭示了金属中心和配体结构对配合物发光性质的影响规律，对进一步开发高性能的金属配合物TADF材料，尤其是基于廉价金属元素的TADF配合物具有重要的指导意义。
关键词：热活化延迟荧光金属配合物;有机发光二极管;发光材料;廉价金属

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发布时间：2023-02-16
OLED电子传输材料研究进展增强出版
唐振宇,郭浩清,肖静,陈志坚,肖立新
2023, 44(1): 26-36. DOI: 10.37188/CJL.20220253

摘要：有机电致发光（OLED）是目前最有竞争力的显示技术，市场占有量逐年攀升。高效、稳定的OLED，特别是深蓝光器件，性能仍需提升，其关键问题是高性能的电子传输材料的研发。这是由于有机分子难以获得较高电子迁移率，器件中的复合区域通常靠近电子传输层一侧，这就要求电子传输材料需要具有较高三线态能级来限域激子，尤其是高能量的蓝光激子。而高三线态（弱共轭）和高迁移率（强共轭）一直是有机分子设计中难以调和的矛盾，此外更宽的带隙也会导致较差的热稳定性，这些难题始终限制着OLED电子传输材料的发展。本文分类介绍了高性能的电子传输材料所需要具备的几点特性，包括热稳定性、光化学稳定性、电子迁移率、前线轨道能级和三重态能级等，并且综述了21世纪以来OLED小分子电子传输材料的重要研究进展，以期对未来开发理想的电子传输材料提供参考。
关键词：有机电致发光;电子传输材料;稳定性;电子迁移率;三重态能级

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发布时间：2023-02-16
紫外/深蓝OLED发光材料研究进展增强出版
娄敬丽,黎刚刚,王志明,唐本忠
2023, 44(1): 37-60. DOI: 10.37188/CJL.20220318

摘要：有机电致发光材料和器件（OLED）经过三十余年的发展已经基本完成了从基础科学研究到产业化商品的蜕变过程，而由于蓝紫发光材料的分子禁带（>3.0 eV）与器件运行中载流子注入/传输平衡之间的固有矛盾，加之人眼在蓝光区域的敏感度降低等问题，蓝光器件的整体性能远远落后于其他光色。因此，综合性能优异的紫外/深蓝光材料和相关分子设计理论已成为实现OLED独领“新一代显示照明技术”的关键突破点。本文主要介绍了近十年来紫外/深蓝OLED发光材料（λ_EL<430 nm）的研究进展，并从材料结构与机制等方面进行了归纳，旨在推动更多宽禁带发光材料的设计和相关理论的完善和发展。
关键词：OLED;紫外光;深蓝光;分子设计理论

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发布时间：2023-02-16
基于激基复合物激发态的电致发光材料与器件研究进展增强出版
梁宝炎,庄旭鸣,宋小贤,梁洁,毕海,王悦
2023, 44(1): 61-76. DOI: 10.37188/CJL.20220220

摘要：具有分子间电荷转移激发态特性的激基复合物（Exciplex）体系，由于前线分子轨道的分离特性——最高占有轨道（Highest occupied molecular orbital，HOMO）集中分布于给体分子上，最低空轨道（Lowest unoccupied molecular orbital，LUMO）集中分布于受体分子上，因此具有极小的单线态‐三线态能级差（ΔE_st）以及热活化延迟荧光（Thermally activated delayed fluorescence，TADF）特性。因此，激基复合物体系的理论内量子效率可以达到100%。由于构建激基复合物体系的给体分子具有空穴传输特性，受体分子具有电子传输特性，因此，激基复合物体系具有平衡的载流子迁移特性，这使得激基复合物体系在作为发光层材料以及混合主体材料制备电致发光器件时具有平衡载流子迁移、扩大激子复合区域、提高器件效率以及降低效率滚降的优势。本文将讨论和总结基于激基复合物激发态体系的电致发光材料与器件基本原理、设计思路以及近期的研究进展。
关键词：激基复合物;热活化延迟荧光;有机电致发光材料与器件

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发布时间：2023-02-16
基于热活化敏化荧光的蓝光材料与器件研究进展增强出版
王琪,黄天宇,张东东,段炼
2023, 44(1): 77-89. DOI: 10.37188/CJL.20220334

摘要：有机发光二极管（Organic light emitting diode，OLED）作为新一代显示技术已经成功产业化，但兼具高效率和长寿命的蓝光OLED仍是亟待解决的问题。近年来，采用热活化延迟荧光（Thermally activated delayed fluorescence， TADF）材料敏化窄光谱荧光染料的热活化敏化荧光（TADF sensitized fluorescence，TSF）机制日益受到广泛关注。随着发光材料和器件结构的不断创新，基于该机制的蓝光OLED器件性能显著提升。本文围绕稳定高效蓝光敏化剂分子的设计开发，综述了近年来蓝光TSF器件在效率与寿命方面的进展，并进一步讨论了未来的发展目标以及面临的挑战。
关键词：有机发光二极管;热活化延迟荧光;热活化敏化荧光;高效稳定蓝光

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发布时间：2023-02-16
纯有机电致室温磷光材料与器件研究进展增强出版
李梦珂,陈子健,邱伟栋,苏仕健
2023, 44(1): 90-100. DOI: 10.37188/CJL.20220300

摘要：纯有机室温磷光（RTP）材料由于能够直接利用电致激发产生的75%的三线态激子，近年来在有机电致发光领域受到研究人员的广泛关注。然而，由于纯有机材料理论上的自旋禁阻特性，使得三线态激子的辐射速率慢、激子寿命长，从而难以与非辐射耗散竞争。因此，通过有效的分子设计策略实现增强的自旋⁃轨道耦合，从而促进快速的系间窜越和磷光辐射过程，进而实现高磷光量子效率并抑制长三线态激子寿命导致的各种非辐射失活，对于开发高效的纯有机电致RTP材料与器件至关重要。本文从RTP的分子结构设计出发对近年来的纯有机电致室温磷光材料和器件进行综述，总结了含有不同重原子的纯有机磷光材料的电致发光性能，指出目前研究中需要解决的关键问题，并对其在电致发光领域的应用前景进行了展望。
关键词：纯有机室温磷光;三线态激子;电致发光;有机发光二极管

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发布时间：2023-02-16
喷墨印刷有机电致发光显示材料与器件进展增强出版
王士攀,姜毅斌,张凯旋,董婷,付东
2023, 44(1): 101-114. DOI: 10.37188/CJL.20220309

摘要：随着有机电致发光显示（OLED）技术的不断发展，OLED在智能手机、智能手表和电视等市场应用不断扩大。尤其是在小尺寸智能手机市场，OLED已成为主流的显示技术，并有望逐步替代LCD技术。但在中大尺寸显示产品如平板电脑、笔记本、显示器、电视等应用领域，受限于目前真空蒸镀工艺的高成本及可靠性问题，发展较为缓慢，但市场对其需求依然很高。相比于真空蒸镀技术，通过喷墨印刷技术制备显示器件，可极大地提高材料利用率，降低设备成本，且由于其是一种增材制造方式，可减少资源消耗和环境污染，更有利于实现大面积、轻、薄、柔的显示屏制造。本文介绍了用于喷墨印刷OLED的各功能层材料研究进展，并对印刷OLED器件结构、制备工艺及器件性能进行了讨论，最后对印刷OLED的发展前景进行了展望。
关键词：有机电致发光;增材制造;喷墨印刷技术;印刷OLED材料及器件

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发布时间：2023-02-16
OLED发光材料的理论计算与分子设计增强出版
刘美惠,彭谦
2023, 44(1): 115-128. DOI: 10.37188/CJL.20220319

摘要：数次有机发光二极管（OLED）器件效率的突破均源于有机电致发光新机制的发现和有机发光材料的创新。理论探究有机分子激发态的形成和衰变过程可以加深理解发光的微观机理，促进发光材料分子的研发。本文简要介绍了热振动关联函数（TVCF）的速率理论，及其在荧光、磷光和热激活延迟小分子材料中的应用。针对这三类小分子材料，我们揭示了其发光机理，建立了分子结构与性质之间的关系，提出了表征效率的描述符，并理论设计了优良的OLED发光分子。
关键词：OLED发光材料;分子描述符;热振动关联函数;激发态衰减速率常数;发光量子效率

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发布时间：2023-02-16
基于弱取向外延生长多晶薄膜的OLED研究进展增强出版
刘奕君,朱峰,闫东航
2023, 44(1): 129-139. DOI: 10.37188/CJL.20220315

摘要：有机晶体材料中分子排列规则，形成长程有序、缺陷态密度低的结构，相对于非晶态材料具有很好的热稳定性、化学稳定性以及高的载流子迁移率，使得有机晶体材料在发展高性能OLED方面具有巨大的潜力。本文总结了近期利用弱取向外延生长技术发展的多晶薄膜OLED（C‐OLED）系列工作。从最初的单结晶层绿光器件发展到多层掺杂深蓝光器件，C‐OLED证实晶态有机半导体路线可以实现有效发光，器件表现出低启亮电压、低工作电压、高光输出、高功率效率和低焦耳热损耗等优越特性。
关键词：有机发光二极管;多晶薄膜;弱取向外延生长

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发布时间：2023-02-16
紫外和近紫外有机电致发光二极管研究进展增强出版
王瀚洋,朱元烨,谢凤鸣,李艳青,唐建新
2023, 44(1): 140-162. DOI: 10.37188/CJL.20220276

摘要：紫外/近紫外（UV/NUV）有机电致发光二极管（OLEDs）因在生物、化学传感、激光、高密度信息存储和光电子电路等方面的巨大应用潜力，吸引了科研人员的广泛关注。本文综述了紫外/近紫外有机电致发光二极管（UV/NUV‑OLEDs），包括有机发色团、器件结构到实际应用的最新研究进展。首先，介绍了具有高效短波发射的紫外和近紫外发光材料，重点介绍了材料本身的特征及其结构特点；随后，总结了有利于提高设备性能的器件结构；最后，讨论了在新兴应用中使用UV/NUV‑OLEDs作为激发源的进展和挑战，期待为促进紫外光源在未来更多领域应用中的开发提供一定的借鉴。
关键词：紫外光;有机电致发光器件;有机发光团;器件结构;激发源

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发布时间：2023-02-16
高效有机发光二极管的光提取技术及其研究进展增强出版
曲志浩,蔡嘉恒,周东营,廖良生
2023, 44(1): 163-173. DOI: 10.37188/CJL.20220314

摘要：高性能材料研究使有机发光二极管（Organic light⁃emitting diode，OLED）取得了突飞猛进的发展，但是器件内部生成的光子由于光学损耗无法全部发射到外部空间，从而极大地降低了OLED效率，并阻碍了其在节能照明市场的应用。通过调控光损失区域的波传导，光提取技术能够有效抑制衬底、波导、表面等离子激元等损耗模式，理论上可使效率扩大4倍。具有1.05~2倍扩大效果的光提取技术已被大量报道，但与理论极限仍存在很大差距。为此，本文简要分析了OLED光学损耗模式，综述了近年来高效的、特别是能实现2倍以上扩大效果的光提取技术。
关键词：有机发光二极管;光提取;波导模式;微纳结构

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发布时间：2023-02-16
OLEDs中的激子及其高效利用增强出版
马东阁
2023, 44(1): 174-185. DOI: 10.37188/CJL.20220259

摘要：有机发光二极管（OLEDs）是基于有机半导体的发光器件，由于具有自发光、响应速度快、发光颜色可调、轻薄、大面积柔性可弯曲等优点，被认为是新一代的显示和照明技术。OLEDs是通过注入的电子和空穴复合形成激子并辐射发光的过程，因此如何有效利用激子，特别是三线态激子，已经成为OLEDs材料和器件研究的重要课题。其中，如何把三线态激子能量转换成单线态激子，并最终实现100%激子的荧光发射更具有应用价值，最近几年这方面的研究已经取得了显著进展。本文从OLEDs的工作原理和发光过程出发，详细介绍了制备高效率荧光OLEDs的有效方法及其最新进展，并对未来发展方向进行了展望，为OLEDs材料和器件的研究提供重要参考。
关键词：有机发光;激子;高效利用;单线态和三线态

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发布时间：2023-02-16
有机发光二极管老化机制增强出版
牛泉,郝洪敏,林雯欣,黄江夏
2023, 44(1): 186-197. DOI: 10.37188/CJL.20220317

摘要：有机发光二极管（OLEDs）因在照明和显示领域的巨大潜在应用备受人们关注。在过去的三十年里，OLED器件的效率和寿命有了很大的提高，但对于商业应用而言提高器件寿命仍然是亟待解决的问题之一。为了进一步提升器件稳定性，则需要深入地研究OLED内部存在的老化机理。本文以小分子和聚合物OLEDs为例，综述了两种器件的老化机制。概括了OLED的一些外在和内在老化机制，并介绍了小分子和聚合物OLEDs老化机理的研究进展。对于小分子OLEDs，有研究提出其老化机理是激子与极化子的相互作用，形成陷阱导致器件老化。另一种理论认为激子与极化子的作用诱导分子聚集，促进界面老化。而对于聚合物OLEDs老化机理是激子与空穴相互作用，诱导空穴陷阱产生，导致了亮度、效率损失和驱动电压上升的现象。同时综述了目前一部分延长器件寿命的方案，为后续开发效率更高、寿命更长的OLED器件提供积极作用。
关键词：有机发光二极管;退化机制;器件寿命;稳定性

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发布时间：2023-02-16
有机电致发光器件及显示驱动研究进展增强出版
邹建华,朱冠成,王磊,徐苗,吴为敬,彭俊彪
2023, 44(1): 198-217. DOI: 10.37188/CJL.20220322

摘要：经过30多年的发展，得益于对高效有机半导体材料、新型器件结构、器件工作机理的深入理解以及产业界坚持不懈的工程探索，有机发光二极管（Organic light⁃emitting diodes，OLEDs）的综合性能取得了突破性进展，并成功实现了商业化应用，OLEDs新型显示已成为新一代信息技术的先导性支柱产业。本文将从OLEDs器件角度阐述有机电致发光器件以及显示驱动的研究进展，首先结合光电器件性能提升介绍OLED的基本器件结构演变过程，随后系统性重点阐述现阶段产业上广泛使用以及极具应用前景的器件结构，包括p⁃i⁃n OLEDs 器件结构、叠层器件结构、非掺杂器件结构，最后简述OLEDs显示驱动技术，以期为相关科研工作者提供一些有益的参考。
关键词：有机电致发光器件;p-i-n结构;叠层器件;非掺杂器件;显示驱动

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发布时间：2023-02-16

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