《Organic Electronics》：Highly efficient white organic light-emitting diodes with low efficiency roll-off based on novel exciplex host
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白有机电致发光二极管通过新型26DCzPPy/SFTRZ exciplex系统实现高效发光，蓝色器件EQE达19.3%，橙色器件EQE达25.3%，优化白OLED在1000 cd/m2下功率效率58.3 lm/W，色域稳定性优异，归因于F?rster能量转移与电荷平衡调控。
Fankang Kong|Qingxiang Wang|Yongan Zhang|Jun Sun|Jintao Wang|Liping Yang|Ren Sheng|Ping Chen
中国烟台大学物理与电子信息学院，烟台，264005
摘要
激子复合物-宿主系统是实现高效白色有机发光二极管（WOLEDs）的有效策略。本文展示了一种由26DCzPPy和SFTRZ构建的新型激子复合物系统，用于制造高效WOLEDs。结果表明，蓝色和橙色器件分别达到了19.3%和25.3%的最大外部量子效率（EQE）。通过进一步调节发射层中的电荷传输行为，优化后的白色WOLED实现了58.3 lm/W的最高功率效率以及8.6%的低CE衰减。这种优异的性能归因于宿主到客体的高效F?rster共振能量转移以及器件内的平衡电荷传输。这一结果为开发简单、高性能的固态照明OLED提供了一种有效方法。
引言
白色有机发光二极管（WOLEDs）因其潜在的节能显示和固态照明应用而受到广泛关注。[1]，[2]，[3] 为实现这一潜力，WOLEDs中通常使用荧光材料作为发射体，以捕获单重态和三重态激子，从而在原理上实现100%的内部量子效率。[4]，[5]，[6] 然而，长寿命的三重态激子聚集总是导致在高亮度下效率严重衰减，这阻碍了它们的广泛应用。[7]，[8]
传统的共宿主系统结合了p型和n型材料，以增强载流子平衡并拓宽激子复合区域，从而抑制效率衰减。[9]，[10]，[11] 尽管如此，发射层中残留的三重态激子仍然难以被抑制。基于激子复合物的宿主作为一种有前景的替代方案出现，利用反向系统间跃迁（RISC）将三重态激子转化为单重态激子，从而提高激子利用率并减少淬灭。[15]，[16] 例如，Zhang等人结合了超薄橙色荧光发射层和蓝色发射层，实现了最大CE为67.70 cd/A、在1000 cd/m2时衰减率为27.6%的温暖WOLED。[17] Sheng等人使用界面激子复合物实现了单发射层WOLED，在1000 cd/m2时衰减率为13.8%，CE为81.1 cd/A。[18] 然而，染料浓度对激子复合物宿主发射层中电荷传输特性的影响常常被忽视，而这是阐明掺杂剂对激子复合物系统影响所必需的。[8]，[19]
在这项工作中，构建了一种新型激子复合物，由2,6-双(3-(9H-咔唑-9-基)苯基)吡啶（26DCzPPy）和2,4-二苯基-6-[3'-(9,9'-螺双[9H-荧光]-3-基)[1,1'-联苯]-3-基]-1,3,5-三嗪（SFTRZ）组成，作为发射层的宿主。在电激发下，该激子复合物表现出425 nm的光致发光（PL）发射峰，并具有以空穴为主的传输特性。通过向器件中掺入蓝色掺杂剂FIrPic和橙色掺杂剂PO-01，实现了高性能的蓝色和橙色WOLEDs，其最大EQE分别为19.3%和25.3%。通过进一步调整掺杂剂的掺杂水平，抑制了器件中的过量空穴。具有互补发射层的WOLED实现了最大CE为55.7 cd/A和最大PE为58.3 lm/W的效率，且在1000 cd/m2时的效率衰减仅为8.6%。这种优异的性能归因于激子复合物的RISC过程减少了三重态激子的积累以及器件内的平衡电荷传输。[20]，[21] 我们的成就为未来固态照明应用中高效WOLEDs的发展铺平了道路。
材料与方法
所有器件均在预先涂覆了氧化铟锡（ITO）的玻璃基底上制备，透明阳极的片电阻为15 Ω/平方。ITO基底依次用丙酮、乙醇和去离子水清洗，然后在紫外-臭氧室中处理5分钟，之后转移到高真空热沉积系统中。所有化学化合物均从商业供应商处购买，按原样使用，无需进一步纯化。
结果与讨论
图1a展示了用于构建激子复合物系统的26DCzPPy供体和SFTRZ受体的器件结构图和分子结构。根据前线轨道能量图（图1b），在26DCzPPy: SFTRZ系统中，HOMO和LUMO的能量差分别为0.4 eV和0.6 eV，表明了激子复合物形成的可能性。[22] 通过混合这两种材料，观察到了425 nm处的发射光谱峰值。
结论
总结来说，提出了一种基于新型激子复合物的宿主系统，由26DCzPPy供体和SFTRZ受体组成，用于构建高效WOLEDs。通过向激子复合物宿主中掺入单色掺杂剂，蓝色和橙色器件分别实现了19.3%和25.3%的最大EQE。此外，这种互补的WOLED实现了58.3 lm/W的PE和在1000 cd/m2时8.6%的CE衰减，且CIE坐标在大亮度变化范围内变化很小。这种优异的性能源于
CRediT作者贡献声明
Ren Sheng：撰写 – 审稿与编辑。Ping Chen：撰写 – 审稿与编辑。Jintao Wang：撰写 – 审稿与编辑。Liping Yang：撰写 – 审稿与编辑。Yongan Zhang：数据管理。Jun Sun：数据管理。Fankang Kong：撰写 – 初稿。Qingxiang Wang：数据管理
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。
利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了中国国家自然科学基金（62205281, 62474154, 12304471）、山东省建设与交通双碳创新与创业社区（STGTT0101202402）以及山东省泰山学者计划（tsqn201909084）的资助。
