OPERA發(fā)明無稀有金屬磷光有機EL元件

    九州大學最尖端有機光電研究中心（OPERA）主管教授安達千波矢與助教合志憲一等開發(fā)出了不含稀有金屬的高效率磷光有機EL元件。這種有機EL元件實現(xiàn)了超過5％的外部量子效率，這在不含稀有金屬的高效率磷光有機EL元件中為“世界最高水平”（九州大學）。此次的研究成果已刊登在英國學術(shù)雜志《Nature Photonics》的在線版上。

    由于磷光材料可實現(xiàn)100％的內(nèi)部量子效率，作為高效率的有機EL材料備受業(yè)界期待。不過，以往的磷光材料含有銥（Ir）等稀有金屬，比普通發(fā)光材料昂貴。因此，業(yè)內(nèi)希望開發(fā)出不含昂貴的稀有金屬的磷光材料。

    為實現(xiàn)不含稀有金屬的磷光材料，安達和合志曾提出過一種新的發(fā)光機制。該發(fā)光機制可使三態(tài)激發(fā)（T1）轉(zhuǎn)換為單態(tài)激發(fā)（S1），但還存在需要提高轉(zhuǎn)換效率的課題。此次，安達和合志找到了可將從T1轉(zhuǎn)換為S1時，能隙（ΔEST）從原來的100meV降至50meV的方法，從而實現(xiàn)了高達86.5％的轉(zhuǎn)換效率。具體來說，就是使用電子結(jié)構(gòu)合適的給電子分子和受電子分子，通過在這兩種分子間發(fā)生的電子躍遷來發(fā)光，從而將能隙（ΔEST）降低了50％。

    圖1：可將激發(fā)三重態(tài)（T1）轉(zhuǎn)換為激發(fā)單重態(tài)（S1）的發(fā)光機制

    圖2：此次的有機EL元件使用的兩種分子——m-MTDATA和t-Bu-PBD的分子結(jié)構(gòu)

    圖3：此次的有機EL元件使用的兩種分子的能級和發(fā)光躍遷

    圖4：發(fā)光光譜