实验室王志明教授团队：热激子材料辅助的激基复合物体系（HEAE）实现高功率效率OLED

有机发光二极管（OLED）因其可柔性、高分辨率和高对比度等优势，在显示与照明领域得到广泛应用。在节能意识日益增强的背景下，市场对低功耗电子产品的需求持续攀升。功率效率（Power Efficiency, PE）是描述OLED 功耗的重要参数，它与外量子效率（EQE）、平均光子能量（Ē）和驱动电压（U）相关，在Ē相同的情况下，提高EQE、降低U即可获得更高的 PE。

激基复合物是一种通过供体分子与受体分子之间的电荷转移作用形成的发光体系。通常，供体为空穴主导的注入/传输材料，受体为电子主导的注入/传输材料。因此，发光层与相邻功能层之间的能级势垒较小，在OLED中表现为较低的驱动电压和工作电流密度，激基复合物是实现低U的理想候选体系。然而，激基复合物基OLED中激子猝灭严重，要实现高EQE仍较困难， PE值 ≥ 200 lm W−1的 OLED 仍较少见。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的王志明研究员课题组利用热激子材料构筑了新型的激基复合物体系，并通过敏化窄发射材料实现了一系列高功率效率的OLED，有望拓展热激子材料在构筑高性能OLED领域的应用。

针对激基复合物体系EQE偏低的核心瓶颈，可通过引入额外的反向系间窜越（RISC）通道，回收供体或受体上局域复合的激子能量改善。热激子材料因具备快速的高能级RISC通道，理论上可实现上述激子回收策略；然而目前已报道的、引入热激子材料的激基复合物体系仍较少，且尚无将热激子材料作为供体优势的系统理论和实验相关研究。本工作将三种热激子材料作为供体，分别与经典受体材料PO-T2T配对，开发出一类热激子辅助的激基复合物（Hot-Exciton-Assisted Exciplex, HEAE）体系。在该体系中，具备快速高能级RISC通道的热激子材料可高效捕获三线态激子，并将能量传递给激基复合物，大幅提升激子利用率；基于HEAE体系构建的OLED，其最高EQE是传统激基复合物器件的2倍左右。在HEAE体系中，课题组首次提出利用热激子材料的最低三线态（T₁）能级局域激发态（LE）特征，且其与激基复合物的电荷转移态（¹CT、³CT）能级接近特征，使热激子材料的T₁能级与激基复合物的CT态之间可产生更强的自旋轨道耦合（SOC）效应，从而有效加速激基复合物的RISC过程，并利用磁电致发光测试结果直接证实了该效应的存在。

此外，研究发现HEAE体系具有宽而分布均匀的激子复合区，这也是该体系系列OLED普遍具备高功率效率特性的核心原因之一。基于该体系的独特优势，我们选取四种具有高光致发光量子效率的窄带发光材料作为发光客体，制备了四类敏化型OLED器件。器件性能结果显示，其最高EQE分别为37.7%、40.5%、30.7%和33.4%，最高PE分别为232.8、223.5、176.6和203.6 lm W−1，是目前已报道OLED中的PE最高纪录。上述结果表明，HEAE体系为开发高功率效率OLED器件提供了一种全新且高效的技术路径。

相关研究成果以“Ultra-HighPower Efficiency Organic Light-Emitting Diodes Based on Hot-Exciton-AssistedExciplex (HEAE) System”为题发表在Materials Horizons上，其中通讯作者为张翰博士和王志明研究员，第一作者为娄敬丽博士生，何俊伟博士生和李保玺博士为共同一作。该研究工作得到了国家自然科学基金（52473173）、广东省自然科学基金（2022B1515020084）、广东省基础与应用基础研究基金（2023B15150003）、云南省科技厅重点项目（202303AC100021）、发光材料与器件国家重点实验室自主研究项目（Skllmd-2024-10、Skllmd-2025-05）、广州市科技计划（2023A04J0988）、广东省重点领域研究与发展计划（2024B010104001）、创新技术委员会（ITC-CNERC14SC01）等科研项目的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1039/D6MH00070C