DAD型MRCT发射体+极性主体PPF，天蓝OLED实现42.5% EQE

1 背景与问题

有机发光二极管（OLED）凭借其在能效、柔性及色彩表现上的优势，已成为下一代显示与固态照明的核心技术。然而，在OLED的效率提升之路上，蓝光发射材料的开发始终是一大瓶颈。传统的荧光OLED受限于自旋统计，内量子效率（IQE）仅为25%；虽然磷光OLED通过重金属效应实现了100%的IQE，但蓝光磷光材料成本高昂且稳定性较差。

作为第三代OLED材料，热激活延迟荧光（TADF）材料通过反向系间窜越（RISC）过程利用三重态激子，理论上可实现100%的IQE。尽管如此，开发高效的天蓝光TADF发射体仍面临巨大挑战。大多数蓝光TADF发射体由于C-N键的键解离能（BDE）较低，导致器件迅速降解；同时，其长寿命（μs至ms范围）的三重激子容易引起效率滚降。此外，如何通过分子设计提高光取出效率（η_out），特别是实现水平偶极取向，是突破器件外量子效率（EQE）上限的关键。

为了解决上述问题，研究人员不仅需要精细的化学结构设计，更需要一套能够精确测量EQE、光谱特性及器件老化行为的综合测试系统，以验证材料设计的有效性。

2 核心方案

在发表于Nature Communications的研究中，九州大学Adachi团队提出了一种创新的多重共振电荷转移（MRCT）型TADF分子设计策略。该研究通过将短程电荷转移（SRCT）与长程电荷转移（LRCT）相结合，构建了基于C-C键连接的新型发射体DBACzPh和DBADCzPh。

2.1 C-C键连接增强稳定性
传统的D-A型TADF材料多采用C-N键连接，其键解离能较低。本研究采用C-C键连接咔唑（Cz）给体和二苯并硼（DBA）受体，计算显示C-C键的BDE高达188.14 kcal/mol，远高于C-N键的89.10 kcal/mol。这种设计显著提高了分子的热稳定性和器件寿命。

2.2 水平偶极取向提升光取出效率
通过调节给体和受体的二面角，分子实现了近乎平面的几何构型。单晶X射线衍射分析表明，DBADCzPh在薄膜中倾向于形成J型聚集体，这种特殊的堆积模式诱导了100%的水平分子取向。这一特性极大地提升了光取出效率，是突破EQE瓶颈的关键。

2.3 激子管理优化
研究引入了额外的咔唑单元，通过³MRCT→³LE→¹MRCT的通道加速了RISC过程。在高极性的主体材料PPF中，有效的Förster能量转移和三重态限制进一步增强了TADF特性。

图1.提出材料设计的亮点、光子和电子性能。(a)聚焦于提高量子效率（EQE）的设计概念，TADF机制示意图。(b)设计的C-C连接DA与DAD型MRCT化学结构，以及DBACzPh和DBADCzPh的光物理性能及器件性能列表。(c)制备的OLED器件结构。(d)EQE与亮度曲线（插图）展示了EML中受体与发射体的取向关系。

3 实验结果与分析

研究团队制备了基于DBACzPh和DBADCzPh的多层OLED器件，并使用mCBP（低极性）和PPF（高极性）两种主体材料进行掺杂，系统评估了器件性能。测试结果表明，分子取向和主体极性对器件效率有决定性影响。

4 结果分析：

(1) 效率突破：采用DBADCzPh作为发射体、PPF作为主体材料的器件表现最为优异，实现了42.5% 的峰值EQE，这是天蓝光OLED领域的极高水准。这一成绩归功于DBADCzPh在高极性PPF主体中实现了完美的水平取向（接近100%），极大地提升了光取出效率；

(2) 光谱特性：器件发射峰位于477 nm，CIE坐标为(0.16, 0.30)，呈现纯正的天蓝色；

(3) 瞬态特性：时间分辨光致发光（TRPL）测试显示，DBADCzPh在PPF薄膜中表现出强烈的TADF活性，延迟荧光寿命（）为17.9 μs，证明了高效的三重态 harvesting 机制；

(4) 角度依赖性：角度依赖的EL测量结果显示，DBADCzPh:PPF器件具有94%的朗伯分布，进一步证实了其优异的水平取向特性。

图2.制备的OLED结构与性能。(a–d)DBADCzPh:mCBP/DBADCzPh:PPF掺杂器件的器件结构，以及其对应的能级对齐、厚度和所用EML基质及发射体化学结构。(e, g)DBADCzPh在mCBP和PPF基质中的EQE（发光效率）特性。(f, h)DBADCzPh在mCBP和PPF基质中电流密度-发光-施加电压（J-V-L）特性。(i, k)DBADCzPh在mCBP和PPF基质器件中的EL光谱（插图：角依赖性EL强度，以极坐标形式展示稳态发光强度随观察角度的变化。黑色实线和红色虚线分别表示理想兰伯特分布（100%）和实际获得的兰伯特分布（88%）发射体的发光强度）。(j, l)DBADCzPh掺杂于mCBP和PPF基质中时，实验与模拟的角依赖性PL强度随不同角度变化的情况。

5 产品介绍

HiYield-EL

电致发光量子效率测量系统

HiYield-EL是一款电致发光器件绝对外量子效率与全参数测量平台，用于同步测量OLED、QLED、PeLED等器件的电学、光谱、光度和色度性能。系统主要用于建立可复现的器件效率与老化测量流程。适用于器件结构优化、效率损耗分析、寿命测试和研发质量控制。OLED、QLED、PeLED和近红外LED研发关注绝对EQE、效率滚降、亮度、色坐标、光谱漂移与寿命。HiYield-EL同步记录电学、辐射度学、光度学和色度学参数，适合比较材料、器件结构、驱动条件及老化前后的综合性能。

5.1 技术特点

(1) 采用绝对法测量外量子效率，并同步获得电流效率、功率效率、电学、辐射度学、光度学和色度学参数；

(2) 光谱范围覆盖300-1050 /300-1700nm，单次采集动态范围达到85,000:1，适配可见和近红外发光器件；

(3) 支持电压/电流扫描、恒压/恒流单点及稳定性测量，可持续追踪不同老化时间下的全参数变化；

(4) 波长准确度达到±0.2 nm，色坐标不确定度达到±0.0015级，低电流测量进入10 nA级，并支持可溯源的绝对光谱校准；

(5) 稳定性测量过程中可持续追踪EQE、光谱、亮度、色坐标和电学参数，区分亮度衰减与光色漂移。

5.2 产品优势

(1) 绝对EQE与电学、光谱、色度参数同步测量，测试数据全面；

(2) 老化过程仍可追踪完整效率与光色参数，优于只记录电流、电压和相对亮度的常规寿命系统；

(3) 丰富扫描模式和定制夹具适配多类器件结构，使用便捷、测量效率高。

原文参考：Horizontally oriented MRCT-type TADF emitter achieving EQE over 40% for SkyBlue OLED