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日本九州大學(xué)尖端有機(jī)光電子研究中心（OPERA）近日宣布，開發(fā)出一種新型有機(jī)EL發(fā)光材料，雖然是熒光材料，但其內(nèi)量子效率基本達(dá)到100%。 以前具有高內(nèi)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(fù)責(zé)人、九州大學(xué)教授足立千早表示“這種材料不需要磷光材料”。 詳細(xì)論文已發(fā)表在《自然》雜志上。

有機(jī)EL發(fā)光材料根據(jù)發(fā)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(tài)時(shí)重新結(jié)合（發(fā)光）。 除了單重態(tài)之外，磷光材料還通過三重態(tài)的自旋態(tài)發(fā)光。 由于單重態(tài)和三重態(tài)的比例為1:3，熒光材料的內(nèi)量子效率最大為25%，而磷光材料的內(nèi)量子效率最大為100%。 在熒光材料中，三重態(tài)激子的能量一般不用于發(fā)光，幾乎全部以熱量的形式損失掉。

TADF的原理。 三線態(tài)（T1）的激子在受熱后將“上升”至單線態(tài)（S1）。

該現(xiàn)象在有機(jī)EL元件的發(fā)光效率的差異中非常明顯。 因此，在有機(jī)EL顯示器和有機(jī)EL照明的開發(fā)中，磷光材料的使用比例不斷增加。 除了藍(lán)色發(fā)光材料以外，還可以使用磷光材料來實(shí)現(xiàn)發(fā)光效率超過50lm/W的有機(jī)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(jià)格昂貴； （2）美國 公司（UDC）持有磷光材料基礎(chǔ)專利，使用時(shí)必須與該公司協(xié)商； (3)藍(lán)色磷光材料發(fā)光壽命短、幾乎沒有實(shí)用材料等。

本次開發(fā)的材料示例

最近，業(yè)界發(fā)現(xiàn)了幾種屬于熒光材料但內(nèi)量子效率超過25%的材料。 OPERA的足立實(shí)驗(yàn)室正在密切關(guān)注這一現(xiàn)象，將其發(fā)光原理之一稱為“熱活性延遲熒光”（TADF），并開展材料設(shè)計(jì)研究以提高其發(fā)光效率。

TADF 僅當(dāng)激子通過單重態(tài)時(shí)才會發(fā)光。 從這個(gè)意義上來說，它是一種熒光材料。 但三重態(tài)激子在加熱時(shí)會被“激發(fā)”成單重態(tài)。 預(yù)計(jì)這將使所有激子都有助于發(fā)光。

使用新材料試制有機(jī)EL面板的實(shí)例

此次九州大學(xué)，安達(dá)研究實(shí)驗(yàn)室利用TADF原理九州大學(xué)，研發(fā)出內(nèi)量子效率超過90%的材料。 這是一種由5至9個(gè)苯環(huán)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(jī)EL器件和顯示器已經(jīng)試制。 據(jù)稱外部量子效率可達(dá)到19%以上，達(dá)到與使用磷光材料的元件相當(dāng)?shù)男Ч?目前，效率最高的是綠色發(fā)光材料，但足立表示：“幾乎可以發(fā)出所有顏色光的新材料，包括深藍(lán)色，已經(jīng)被開發(fā)出來?！? （日經(jīng)科技在線）