發(fā)光電化學(xué)電池(light-emitting electrochemical cells, LECs)由兩個(gè)電極及一個(gè)發(fā)光層所組成，在施加電壓后發(fā)光層中的離子游離堆積形成電化學(xué)摻雜層，如此簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)讓LECs在平面照明的市場(chǎng)中擁有高潛力，也使LECs的應(yīng)用在近年來(lái)備受關(guān)注。臺(tái)灣靜宜大學(xué)應(yīng)用化學(xué)系陸勤偉、國(guó)立陽(yáng)明交通大學(xué)照明能源光電所蘇海清以及元智大學(xué)電機(jī)工程學(xué)系張志豪研究團(tuán)隊(duì)的研究將LECs發(fā)光層以藍(lán)綠光磷光材料Complex 1作為主體以及具有熱活化型延遲熒光(thermally activated delayed fluorescence, TADF)的深紅光材料APDC-DTPA作為客體進(jìn)行摻雜。
圖1. 此篇報(bào)導(dǎo)中以主客體于發(fā)光層中進(jìn)行摻雜以及元件結(jié)構(gòu)示意圖 本研究中磷光主體材料利用良好的系統(tǒng)間跨越(intersystem crossing, ISC)以及有效的F?rster能量轉(zhuǎn)移，搭配TADF客體單重態(tài)顯著的抑制了Dexter能量轉(zhuǎn)移到TADF客體三重態(tài)的能量損失。在0.075 wt.%的客體摻雜下，主體放光與客體的吸收中擁有良好的光譜重疊，產(chǎn)生約40%顯著的能量轉(zhuǎn)移效率。同時(shí)，在低濃度摻雜下，可觀察到高達(dá)84%的光致發(fā)光量子產(chǎn)率(quantum yield, QY)，如此低的客體濃度降低了分子的自我淬滅，使元件效率大幅提升。另外，本研究亦藉由散射基板來(lái)捕獲困于基板層中的光，同時(shí)也將微共振腔效應(yīng)(microcavity effect)進(jìn)行了降低，使得此白光LECs的元件壽命得以提升。最后，將此磷光敏化TADF白光LECs元件測(cè)試，其最大外部量子效率(external quantum efficiency, EQE)高達(dá)9.61%，相較于過(guò)往約提升了50%，相仿于全磷光LECs元件效率。本研究利用藍(lán)綠光磷光材料搭配深紅光TADF材料進(jìn)行主客體摻雜，制成新型的磷光敏化TADF白光LECs，并相較于過(guò)往提升了50%的效率，證實(shí)了此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在未來(lái)的平面照明市場(chǎng)有極大的潛力。 圖2. 本研究中提升元件效率之機(jī)制 論文信息 White Light-Emitting Electrochemical Cells Employing Phosphor-Sensitized Thermally Activated Delayed Fluorescence to Approach All-Phosphorescent Device Efficiencies Xuan-Jun Chen, Yu-Ting Huang, Dian Luo, Prof.?Dr. Chih-Hao Chang, Prof.?Dr. Chin-Wei Lu, Prof.?Dr. Hai-Ching Su Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202300034
