Chem. Eur. J. ：采用磷光敏化热活化延迟荧光之白光发光电化学电池

发光电化学电池(light-emitting electrochemical cells, LECs)由两个电极及一个发光层所组成，在施加电压后发光层中的离子游离堆积形成电化学掺杂层，如此简单的结构让LECs在平面照明的市场中拥有高潜力，也使LECs的应用在近年来备受关注。台湾静宜大学应用化学系陆勤伟、国立阳明交通大学照明能源光电所苏海清以及元智大学电机工程学系张志豪研究团队的研究将LECs发光层以蓝绿光磷光材料Complex 1作为主体以及具有热活化型延迟荧光(thermally activated delayed fluorescence, TADF)的深红光材料APDC-DTPA作为客体进行掺杂。

图1. 此篇报导中以主客体于发光层中进行掺杂以及元件结构示意图

本研究中磷光主体材料利用良好的系统间跨越(intersystem crossing, ISC)以及有效的Förster能量转移，搭配TADF客体单重态显著的抑制了Dexter能量转移到TADF客体三重态的能量损失。在0.075 wt.%的客体掺杂下，主体放光与客体的吸收中拥有良好的光谱重叠，产生约40%显著的能量转移效率。同时，在低浓度掺杂下，可观察到高达84%的光致发光量子产率(quantum yield, QY)，如此低的客体浓度降低了分子的自我淬灭，使元件效率大幅提升。另外，本研究亦藉由散射基板来捕获困于基板层中的光，同时也将微共振腔效应(microcavity effect)进行了降低，使得此白光LECs的元件寿命得以提升。最后，将此磷光敏化TADF白光LECs元件测试，其最大外部量子效率(external quantum efficiency, EQE)高达9.61%，相较于过往约提升了50%，相仿于全磷光LECs元件效率。本研究利用蓝绿光磷光材料搭配深红光TADF材料进行主客体掺杂，制成新型的磷光敏化TADF白光LECs，并相较于过往提升了50%的效率，证实了此结构设计在未来的平面照明市场有极大的潜力。

图2. 本研究中提升元件效率之机制

论文信息

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