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福建物構所基于低成本銻(III)基發光材料OLED研究獲進展
文章來源:新材料在線     更新時間:2021-12-07 14:36:31

 自主發光的有機發光二極管(OLED)技術在平板顯示和照明領域已經得到了廣泛的應用。但目前商用的發光材料含有Ir、Pt或Au等貴金屬,提升了其生產成本,制約了其進一步發展。近年來,基于鈣鈦礦的OLED發展迅猛且有著發光光譜窄、色純度高、色域廣等優點。

 

然而,低穩定性與Pb(II)的毒性是其走向商業化亟待解決的問題。研究發現降低鈣鈦礦的維度如生成二維(2D)、一維(1D)甚至是零維(0D)的結構時仍表現出優異的光物理性能,且構筑單元不局限于有毒的鉛(II),同時由于高熔點的有機陽離子的引入極大地改善材料的穩定性。在低維非鉛雜化材料中,銻(III)基雜化材料作為一類新興的發光材料體系,由于其高的發光效率及低的自吸收特性,在下轉換LED、閃爍體、探測器等光電器件領域有著不俗的表現,但銻(III)基雜化材料在電致發光器件中的應用卻鮮有報道。


在國家自然科學基金、中科院戰略性先導科技專項(B類)、福建省科技計劃和福建光電信息科學與技術創新實驗室項目的資助下,陳忠寧課題組在前期研究工作的基礎上,利用廉價且環境兼容的0D雜化材料(MePPh3)[SbCl5]作為發光體,并通過溶液法和主-客摻雜的方式制備出高效的電致發光器件。探究了其薄膜狀態的發光行為,發現其仍能保持較高的發光效率(PLQY = 56.8%),并有很好的空氣穩定性及成膜性。基于以上優點,嘗試制備并表征了基于此雜化材料的OLED。

 

研究發現當以純的薄膜態作為發光層時,器件性能表現不佳,可能與膜的粗糙度大,器件中各功能層的能級不匹配或載流子傳輸性能差等因素相關。但當將雜化材料摻雜到具有載流子傳輸特性的主體材料中,器件性能得到顯著提高。發光量度由82 cd/m2提升到3500 cd/m2,發光效率由0.7% 飆升到3.1%。此研究結果表明,低成本且環境兼容的銻(III)基雜化材料為制備穩定的、高性能的OLED提供了一條大有前途的新途徑。

 

圖:電致發光器件結構及性能

 

上述工作以《Highly Efficient Light-Emitting Diodes based on an Organic Antimony(III) Halide Hybrid》為題,發表在AngewandteChemie International Edition。文章第一作者為福州大學聯合培養碩士生李金龍和上海科技大學聯合培養碩士生桑榆豐,通訊作者為徐亮金研究員和陳忠寧研究員。

 
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