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日本九州大學尖端有機光電子研究中心（OPERA）近日宣布，開發出一種新型有機EL發光材料，雖然是熒光材料，但其內量子效率基本達到100%。 以前具有高內量子效率的材料僅限于使用稀有金屬的磷光材料，但新材料不使用稀有金屬。 OPERA 將這種材料命名為“”。 OPERA負責人、九州大學教授足立千早表示“這種材料不需要磷光材料”。 詳細論文已發表在《自然》雜志上。

有機EL發光材料根據發光原理的不同分為熒光材料和磷光材料。 熒光材料僅在激子 () 通過“單線”自旋態時重新結合（發光）。 除了單重態之外，磷光材料還通過三重態的自旋態發光。 由于單重態和三重態的比例為1:3，熒光材料的內量子效率最大為25%，而磷光材料的內量子效率最大為100%。 在熒光材料中，三重態激子的能量一般不用于發光，幾乎全部以熱量的形式損失掉。

TADF的原理。 三線態（T1）的激子在受熱后將“上升”至單線態（S1）。

該現象在有機EL元件的發光效率的差異中非常明顯。 因此，在有機EL顯示器和有機EL照明的開發中，磷光材料的使用比例不斷增加。 除了藍色發光材料以外，還可以使用磷光材料來實現發光效率超過50lm/W的有機EL元件。 然而，磷光材料仍然存在許多問題。 例如：（1）磷光材料含有稀有金屬，價格昂貴； （2）美國 公司（UDC）持有磷光材料基礎專利，使用時必須與該公司協商； (3)藍色磷光材料發光壽命短、幾乎沒有實用材料等。

本次開發的材料示例

最近，業界發現了幾種屬于熒光材料但內量子效率超過25%的材料。 OPERA的足立實驗室正在密切關注這一現象，將其發光原理之一稱為“熱活性延遲熒光”（TADF），并開展材料設計研究以提高其發光效率。

TADF 僅當激子通過單重態時才會發光。 從這個意義上來說，它是一種熒光材料。 但三重態激子在加熱時會被“激發”成單重態。 預計這將使所有激子都有助于發光。

使用新材料試制有機EL面板的實例

此次九州大學，安達研究實驗室利用TADF原理九州大學，研發出內量子效率超過90%的材料。 這是一種由5至9個苯環組成的低分子材料，不需要稀有金屬和稀土元素。 此外，使用該材料的有機EL器件和顯示器已經試制。 據稱外部量子效率可達到19%以上，達到與使用磷光材料的元件相當的效果。 目前，效率最高的是綠色發光材料，但足立表示：“幾乎可以發出所有顏色光的新材料，包括深藍色，已經被開發出來。” （日經科技在線）