华南理工大学吴宏滨课题组AFM: 发光峰超过900 nm的高效近红外有机发光二极管EQE突破1.7%

近日，华南理工大学材料科学与工程学院，发光材料与器件国家重点实验室吴宏滨教授课题组在国际著名期刊Advanced Functional Material上发表题为“Efficient near-infrared organic light-emitting diodes with emission peak above 900 nm enabled by enhanced photoluminescence quantum yields and out-coupling efficiencies”的研究论文。

近年来，近红外有机发光二极管(NIR OLEDs)因其成本低，机械灵活性和可卷对卷生产等优势，已成为生物医学和光电领域中一种前景广阔的候选光源。尤其是电致发光峰位于900 nm以上的NIR OLEDs的发展在生物医疗应用更具吸引力，因为较长的成像波长可以减少光散射，具有更深的组织穿透深度和更高的时空分辨率，因此在光学相干断层扫描(OCT)，光动力治疗，细胞内成像，药物输送系统和手指静脉成像等受到广泛关注，对这些新兴应用的迫切需求加速了近红外光源的发展。

尽管NIR OLEDs具有众多优点和应用，其外量子效率(EQE)仍明显低于可见光OLEDs，主要原因是能隙定律的限制和聚集诱导的激子淬灭效应的影响。目前，仅有少数Pt(II)配合物能够实现电致发光峰超过900 nm的高效NIR OLEDs(EQE>1%)，而更具生物兼容性的纯荧光器件迄今未见超过0.5%的报道。为了进一步提高其性能，研究团队提出将A-D-A型受体分子Y11掺杂到聚合物主体材料TFB中，优化后的器件EQE高达1.72%，辐照度超过38 W sr-1 m-2，值得注意的是，由于低驱动电压，器件的光电转换效率超过20 mW/W。研究表明，TFB的掺入减少了Y11的聚集，使发光层薄膜的PLQY提高了两倍，且Y11分子中的高水平偶极取向有利于从发射层中提取光，而TFB的加入则保持了Y11原本的水平取向，此外，掺杂薄膜具有平衡的载流子迁移率，其对称拓宽的激子复合轮廓有助于提高光耦合效率，从而实现更高的EQE。

图1 a) Y11,TFB分子结构，b) 能级排列，c) 吸收，发射光谱，d) 基于Y11器件的时间分辨光致发光光谱(TRPL)

图2 基于Y11有机近红外发光器件的a) 发光光谱，b) 电流-电压-辐射度，c) EQE曲线及d) 功率效率

这项工作代表了900 nm以上电致发光近红外有机发光二极管的重要发展，它必将进一步推动有机发光二极管在夜视，遥感，光谱学和生物医学成像等领域的创新和应用研究。

谢源博士和吴宏滨教授是本研究工作的通讯作者，硕士生安晨是本研究工作的第一作者，该工作得到了华南理工大学李宁教授和曹镛院士的悉心指导与大力支持。该研究工作得到了国家重点研发计划，广东省自然科学基金和和中央高校基本科研业务费的资助。

转自：“高分子科学前沿”微信公众号

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