ドナーを二つにしたら、三重項が漏れなくなった

青はOLEDの効率が最初に崩れる領域で、ハイパーフルオレッセンス(HF)はその解決策として提案された構成です。発光層にTADF増感剤を入れて三重項を回収し、そのエネルギーをv-DABNAのような狭帯域の最終発光体に渡す。理論上はエキシトンをほぼ100%使いながら、20 nm程度の狭いスペクトルが得られます。ところが実際の青色HF素子は期待に届きませんでした。

2023年のNature Communicationsに出た慶熙大学、Jang Hyuk Kwon研究室の論文は、ボトルネックは別のところにあると主張し、それを証明する分子を作りました。

デクスター移動が増感剤の三重項をそのまま最終発光体に渡してしまい、そこで行き場がなくなります。従来の双極子型ドナーアクセプター増感剤はアクセプターがむき出しで、遮るものがありません。

DBA-DTMCzは酸素架橋ホウ素アクセプターの両脇にドナーを二つ置いた四極子型D-A-D分子です。電子的にはHOMOとHOMO-1がほぼ縮退し、dEST 0.02 eV、kRISC 2.10 x 10^6 s-1、PLQY 0.99。立体的には二つのドナーがLUMOを覆い、kDETは1.70 x 10^5 s-1まで下がります。kRISC / kDETは12.3です。

v-DABNAを1%入れたHF素子でEQEmax 43.9%、角度補正で42.2%、発光473 nm、FWHM 21 nm、CIE (0.12, 0.16)。ドナーが一つだけの双極子型DBA-mICzは18.6%でした。

弱点も書いておきます。素子寿命は非常に短く、著者たちは二つの増感剤の三重項準位が高いためだと説明しています。

ハイライト全文: https://www.lamko.co.kr/research-highlights/dbadtmcz-pure-blue-hf.html

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