实验室王志明研究员团队：热激子材料分子和器件设计的最新概念进展

由于长寿命三重态（T1）激子易引发激子湮灭效应并加速分子键断裂，蓝光OLED仍面临高亮度下效率滚降严重以及器件工作寿命不足等关键挑战。热激子材料具备快速高能级反向系间窜越（hRISC）过程，理论上不仅能够实现100%的激子利用率，还能有效抑制T1激子的积累。因此，热激子型蓝光OLED 有望在高效率与高稳定性之间实现理想平衡。

华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室王志明研究员课题组受邀撰写了以热激子材料与器件为主题的概念（Concept）综述。该文回顾了近年来热激子材料领域的相关研究进展，重点讨论其在分子设计理念和器件工程方面的创新成果，旨在为高性能热激子材料及 OLED 器件的发展提供理论依据与技术指导。

在分子设计方面，该文介绍了三种主要策略：

一是构建杂化局域与电荷转移（HLCT）态：其理想特征在于，S1态以局域激发（LE）态为主导，实现高发光效率；高能级电荷转移（CT）三重态（3CT）与单重态（1CT）之间接近于零甚至反转的能级差，激活hRISC过程。基于 HLCT 设计理念已开发出多种兼具高发光效率与高激子利用率的蓝光发射材料，其构筑单元包括咪唑、四苯基苯、二苯砜、二苯并喹喔啉及螺芴-咪唑等。

二是引入较低的T1能级：利用本征具有较大T2–T1能隙的结构（如蒽、芘和䓛）作为构筑基元，可有效抑制三重态间的内转换（IC）过程，使 hRISC 速率能够与 IC 过程相竞争，进而促进高能级三重态激子的高效利用。

三是交叉长短轴（CLSA）结构设计：其特征包括：1、生色团之间通过较小扭转角相连，构建出分子沿长轴方向的LE发光骨架；2、沿短轴方向构筑具有大扭转角的给体–受体结构引入合适的CT组分，使其与长轴方向的LE组分杂化形成 HLCT 态，从而协同促进hRISC与辐射跃迁过程；3、长轴与短轴之间连接单元的空间效应及杂化方式，为长轴 LE 态与短轴 CT 态的有效分离提供结构基础；4、长/短轴不同方向的跃迁偶极矩增大相邻三重态之间的能级差，从而抑制高能级三重态的IC过程。该设计策略展现出普适性，在紫外至蓝光热激子材料开发中取得了系列进展。

在器件设计方面，为解决热激子材料中部分三重态激子因IC过程而损失的问题，研究者引入了三重态-三重态湮灭（TTA）机制，通过“激子回收”策略重新利用“浪费”的三重态激子，实现了多通道激子利用。在此基础上，进一步发展了TTA辅助热激子敏化荧光（THSF）策略，通过双通道阶梯式能量传递流畅管理单线态和三线态激子，实现了高效率、低滚降和长寿命的平衡。

相关成果以“Recent Conceptual Advancements in Molecularand Device Design of Hot‐Exciton Materials”为题发表在ChemPhotoChem上，其中通讯作者为华南理工大学王志明研究员, 第一作者为香港科技大学张翰博士。本研究得到了国家自然科学基金，发光材料与器件全国重点实验室自主研究项目和香港研究资助局及创新科技署的支持。