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  兼具高遷移率和高發(fā)光效率的有機(jī)半導(dǎo)體材料在光電器件上具有廣闊的應(yīng)用前景，包括有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)發(fā)光晶體管及有機(jī)電泵浦激光器等，但是開(kāi)發(fā)同時(shí)具有高遷移率和高發(fā)光效率的材料存在很大挑戰(zhàn)，目前文獻(xiàn)報(bào)道的材料種類(lèi)較少，且大多數(shù)材料為普通熒光材料或三線(xiàn)態(tài)-三線(xiàn)態(tài)上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，對(duì)激子的利用率較低，其在OLED器件中的效率低下。因此，開(kāi)發(fā)新型的兼具高激子利用率、高遷移率和高發(fā)光效率的有機(jī)半導(dǎo)體材料有重要意義。

圖1. A) 分子化學(xué)結(jié)構(gòu)及晶體構(gòu)型；B) 分子晶體堆積構(gòu)型；C) AICD及NICS計(jì)算結(jié)果；D) 靜電勢(shì)分析; E) TCO-1的S₁和T₁態(tài)的自然躍遷軌道分析

圖2. 器件結(jié)構(gòu)A)和B)，能級(jí)及功能層分子結(jié)構(gòu)；C) 基于結(jié)構(gòu)A的電流密度-電壓-亮度圖; D) 外量子效率-亮度圖 (x = 100, y = 10); E) 外量子效率隨功能層厚度變化曲線(xiàn); F) 基于結(jié)構(gòu)B的電流密度-電壓-亮度圖; G) 外量子效率-亮度圖; H) 非摻雜TCO-1厚發(fā)光層和薄發(fā)光層器件的工作壽命對(duì)比圖; D)和G)圖中的插圖: 5V處的EL光譜和FCO-1的器件照片

  為了發(fā)揮該系列材料高遷移率的優(yōu)勢(shì)，作者制備了器件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化的厚發(fā)光層OLED器件（ITO/MoO₃(6 nm)/mCBP (10 nm)/EML/SF3TRZ(10 nm)/Liq (2 nm)/Al），F(xiàn)CO-1和TCO-1在器件中同時(shí)發(fā)揮發(fā)光材料和傳輸材料的作用。以FCO-1為例，在發(fā)光層厚度為100 nm時(shí)，非摻雜器件的最大外量子效率維持在22.6%，在1000 cd/m²亮度下的效率滾降僅為7.1%；同時(shí)，通過(guò)對(duì)發(fā)光層厚度進(jìn)行精細(xì)調(diào)控，在60到180 nm范圍內(nèi)，外量子效率均可維持在20%左右，這種對(duì)發(fā)光層厚度較低的敏感性主要得益于快速的載流子遷移帶來(lái)的高效的載流子復(fù)合。基于該結(jié)構(gòu)的敏化器件也有優(yōu)異的性能表現(xiàn)，以TCO-1敏化v-DABNA窄光譜發(fā)光客體的CIE色坐標(biāo)為（0.15，0.27），最大外量子效率可達(dá)23.2%，在1000 cd/m²亮度下仍可維持在22.1%，且在該亮度下測(cè)得的LT₅₀也達(dá)到了144.5 h。此外，得益于厚發(fā)光層帶來(lái)的寬的復(fù)合區(qū)和低的激子密度，和薄發(fā)光層器件相比，厚發(fā)光層器件的使用壽命得到了顯著的提升，體現(xiàn)了厚發(fā)光層器件潛在的應(yīng)用潛力。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202401434