11月7日，在第十一屆中國國際半導體照明論壇(SSLCHINA2014廣州大會)上，清華大學段煉博士做了高效和穩定的磷光器件演講。

       

清華大學段煉博士

他首先提出幾個疑問：從節能來講，我們為什么需要白光?現在的LED已經很高，我們為什么還需要OLED?從節能來講，現在的LED效率已經很高，我們為什么還需要OLED？能不能為了節能而犧牲光源的安全性和舒適性？

       　　他解釋到，從安全性和舒適性來講，人們以前用的白熾燈、蠟燭是很好的，雖然光效比較低。白熾燈、蠟燭的發光光譜中，藍光成分比較少；“作為夜間室內光源，LED的安全性跟傳統光源，像白熾燈和蠟燭不能比，我們能不能只追求高效不追求安全。”

　　而OLED可以任意調節藍光組分，從而獲得安全的夜間室內光源，并且可以實現柔性器件和透明器件等等，這些都是OLED的優勢所在。從理論上看，OLED的極限效率跟LED比不會差太多，目前日本松下的白光OLED效率做到156Lm/W。當然，OLED照明要發展，必須進一步提高光效，提高它的壽命，同時要降低成本。   　　在OLED材料的選擇上，單線態發光的熒光材料壽命好，價格低廉，但是效率低；三線態發光的磷光材料效率高，但是價格昂貴，而且藍光材料的壽命問題一直沒有解決。目前較好的組合是用熒光的藍光加上磷光的紅光和綠光。此外，磷光材料的效率的滾降比熒光厲害很多。眾所周知，OLED照明器件的工作亮度要比OLED顯示器件的工作亮度高很多，比如現在常用的手機屏，工作亮度最高到700 cd/m2，而正常人看著比較舒適的亮度范圍是200到400 cd/m2；對于照明，器件工作亮度需要至少1000 cd/m2，現在很多廠商通過提高單位面積的亮度來降低成本，如飛利浦已經推出亮度高達9000 cd/m2的產品。發展OLED照明，需要在高亮度下實現高效率，因此必須降低磷光器件的效率滾降現象。   　　現有的磷光主體材料，通常采用同時含給體基團和受體基團的雙極性材料，從而平衡載流子的注入與傳輸，提高器件的效率和壽命。如果用很強的給體加上很強的受體，會發生什么現象？日本九州大學的Adachi通過這樣的分子設計，得到了一類新的有機發光材料，即熱活化延遲熒光（TADF）材料。該類材料的單線態-三線態能隙（ΔEST）非常小，三線態激子可以通過反向系間竄越（RIST）轉變成單線態激子發光，因此器件的內量子效率可以達到100%。然而，為了減小材料的ΔEST，必須盡量減小材料的最高已占軌道（HOMO）與最低未占軌道（LUMO）的重疊，但HOMO與LUMO的分離將造成輻射躍遷速率降低，從而影響其發光效率。這對矛盾給高效率TADF材料的設計和光譜的調控帶了了很大的困難。   　　如何解決這對矛盾？段煉博士提出，可利用TADF 材料作為主體，敏化傳統的磷光染料。基于該機制，激子在TADF主體材料上復合，三線態激子通過RIST有效地轉換為單線態；主體材料單線態將不再自身發光，而是通過長程的F?rster能量傳遞方式傳給磷光染料。由于從主體到染料的能量傳遞由短程的Dexter傳遞變為長程的F?rster，就可以有效的降低磷光染料的摻雜濃度，從而降低器件成本；同時，器件的效率和壽命都得到了大幅度的提高。   　　清華大學在磷光單元中采用TADF主體，結合藍色熒光發光單元，制備了長壽命的白光器件。在5000 cd/m2的高亮度下工作800小時，器件的亮度衰減不到2%，充分展示了熱活化敏化磷光發光機制的優越性。該工作為發展高效、廉價的OLED光源奠定了基礎。