發(fā)光電化學電池(light-emitting electrochemical cells, LECs)由兩個電極及一個發(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摻雜層，如此簡單的結構讓LECs在平面照明的市場中擁有高潛力，也使LECs的應用在近年來備受關注。臺灣靜宜大學應用化學系陸勤偉、國立陽明交通大學照明能源光電所蘇海清以及元智大學電機工程學系張志豪研究團隊的研究將LECs發(fā)光層以藍綠光磷光材料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作為客體進行摻雜。
圖1. 此篇報導中以主客體于發(fā)光層中進行摻雜以及元件結構示意圖 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能量轉移，搭配TADF客體單重態(tài)顯著的抑制了Dexter能量轉移到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%顯著的能量轉移效率。同時，在低濃度摻雜下，可觀察到高達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捕獲困于基板層中的光，同時也將微共振腔效應(microcavity effect)進行了降低，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元件測試，其最大外部量子效率(external quantum efficiency, EQE)高達9.61%，相較于過往約提升了50%，相仿于全磷光LECs元件效率。本研究利用藍綠光磷光材料搭配深紅光TADF材料進行主客體摻雜，制成新型的磷光敏化TADF白光LECs，并相較于過往提升了50%的效率，證實了此結構設計在未來的平面照明市場有極大的潛力。 圖2. 本研究中提升元件效率之機制 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
