实验室李宁教授团队：高通量优化水相有机纳米颗粒实现可溶液加工深蓝光“热激子”OLED

深蓝光有机发光二极管（OLED）是新型显示与固态照明的重要组成部分，而高效率深蓝光器件长期受限于发光层制备工艺。目前，溶液法制备OLED通常依赖氯仿、氯苯等有毒有机溶剂，不利于绿色制造和产业化推广。近年来，水分散有机纳米颗粒（Organic Nanoparticles,NPs）为环保型OLED制备提供了新的思路，但其薄膜质量、激子动力学及器件性能仍缺乏系统优化策略。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室李宁教授课题组提出了一种基于高通量自动化实验平台的水相有机纳米颗粒优化策略，实现了深蓝光“热激子”OLED发光层的快速筛选与精准优化。通过建立工艺参数—光物理性质—器件性能之间的关联关系，获得了兼具低驱动电压和高发光效率的水相加工OLED器件，为绿色、高性能OLED制造提供了新的技术路线。

研究团队以深蓝光热激子发光材料PAC为模型体系，通过微乳液法制备稳定的水分散有机纳米颗粒，并构建集自动配液、旋涂、退火及光学表征于一体的高通量自动化实验平台，将实验效率提高近300倍。平台围绕纳米颗粒浓度、旋涂速度、退火温度及退火时间四个关键工艺参数开展系统筛选，并利用光致发光量子效率（PLQY）、时间分辨荧光（TRPL）及辐射跃迁速率（Kr）、非辐射跃迁速率（Knr）、系间窜越速率（KISC）和高能级反系间窜越速率（KRISC）四项动力学参数建立工艺评价体系。

研究发现，适中的纳米颗粒浓度和旋涂速度能够获得连续致密、表面平整的发光薄膜，有效降低非辐射复合并提高热激子反系间窜越效率；进一步优化退火过程后，可促进纳米颗粒重新排列及表面活性剂重分布，进一步提升激子利用效率和辐射复合概率。最终获得的最佳工艺窗口为20mg mL-1、3000 rpm旋涂，并在90-120℃退火5-15 min，实现了薄膜形貌和光物理性能的协同优化。

基于优化后的水相纳米颗粒薄膜制备OLED器件，器件开启电压降低至3.8 V，外量子效率（EQE）达到4.1%，发射峰位于448nm，实现了深蓝光发射，同时相比传统氯仿溶液加工器件表现出更低驱动电压和更高峰值效率。机理分析表明，纳米颗粒薄膜不仅优化了界面能级匹配，而且改善了电子传输层沉积后的界面形貌，从而协同促进电子和空穴注入，提高器件发光性能。该工作证明了高通量实验结合水相纳米颗粒加工技术在绿色OLED制造中的巨大潜力，为环保型高性能有机光电子器件的发展提供了新的研究思路。

相关研究成果以“Unlockingsolution-processable deep-blue ‘hot-exciton’ electroluminescence viahigh-throughput optimized aqueous organic nanoparticles”为题发表在《AdvancedMaterials Technologies》。论文通讯作者为李宁教授，第一作者为张洪宇硕士生。该研究得到了国家自然科学基金、教育部基础学科突破计划、TCL科技创新基金、中央高校基本科研业务费及广东省分子聚集发光重点实验室等项目资助。