1. 杨阳Adv. Mater.: 表面2D/本体3D异相钙钛矿纳米颗粒,用于长期稳定的发光二极管
杨阳Adv. Mater.: 表面2D/本体3D异相钙钛矿纳米颗粒,用于长期稳定的发光二极管

尽管金属卤化物钙钛矿(MHP)发光二极管(LED)在电致发光效率方面已显示出巨大的潜力,但MHP LED的操作稳定性目前仍是其实际应用的最大瓶颈。基于常规空间或电势限制方法的电介质/量子阱中约束有限的激子/电荷载流子,可以显着增强MHP中的辐射复合,但是增加的表面体积比和多相界面可能会导致众多的表面或界面缺陷状态,这会在LED稳定性方面带来关键的环境/操作脆弱点。

在这个工作中,美国加州大学洛杉矶分校的杨阳教授提出了一种有效的解决方案,可以使用战略性设计的表面2D /本体3D异相MHP纳米颗粒缓解长期存在于LED的这种缺陷。2D表面官能化的MHP不仅由于其空间和潜在受限的载流子,从而具有快速的辐射重组能力,还显着降低了阱密度、环境稳定性和离子迁移。与传统的纯3D或准2D同类产品相比,异相MHP LED的工作寿命显着提高,并且电致发光效率更高。

文献链接: Surface-2D/Bulk-3D Heterophased Perovskite Nanograins for Long-Term-Stable Light-Emitting Diodes (Adv. Mater., 2019, DOI: 10.1002/adma.201905674)


2. 王连军Adv. Mater.: 透明羟基磷灰石-YAG:Ce复合陶瓷的纳米波片结构和折射率匹配,用于高发光效率的白光发光二极管

王连军Adv. Mater.: 透明羟基磷灰石-YAG:Ce复合陶瓷的纳米波片结构和折射率匹配,用于高发光效率的白光发光二极管

近年来,已经有研究者提出用陶瓷中的磷代替传统的发光有机硅或树脂(PiC)作为颜色转换器,可以提高大功率白色发光二极管(WLED)的热稳定性。但是,现有PiC中过多的光散射会导致磷光体转换后的光大量损失,这使当前的PiC彩色转换器的发光效率降低,这意味着它们只能用于以反射模式工作的设备。

东华大学王连军教授等人通过引入纳米波片结构和瑞利散射,在850oC下由介孔HA纳米棒和YAG:Ce磷光体制备了发光羟基磷灰石(HA)-YAG:Ce陶瓷,这使首次配备PiC彩色转换器的WLED处于透射模式。通过低温烧结和高度透明的基体,HA-YAG:Ce的量子产率保留了约90%的原始磷光体,并且带有彩色转换器的WLED的发光效率达到了创纪录的170 lm/W,并且具有相关的颜色温度低于4500K。

作者展示了一种简便实用的策略,该策略使用纳米结构调制消除双折射引起的光散射,以制造适用于多模照明设备的高性能陶瓷转换器。

文献链接: Nano Wave Plates Structuring and Index Matching in Transparent Hydroxyapatite-YAG: Ce Composite Ceramics for High Luminous Efficiency White Light-Emitting Diodes (Adv. Mater., 2019, DOI: 10.1002/adma.201905951)


3. 陈平Adv. Optical Mater.: 基于新型激基缔合物的高效、简化的单色和白色有机发光器件

陈平Adv. Optical Mater.: 基于新型激基缔合物的高效、简化的单色和白色有机发光器件

准分子复合主系统是开发具有高性能的磷光有机发光二极管(OLED)的最有前途的候选系统之一。然而,迄今为止很少有报道能够同时实现单一纯色OLED和优异的白色稳定OLED的高效激基复合物共宿主系统。

吉林大学的陈平教授成功构建了由N,N'-二咔唑-3,5-苯(MCP)的供体和4,6-双[3,5-(二吡啶-3-基)-苯基]-2-苯基嘧啶(B4PyPPM)的受体形成的新型激基复合物共宿主系统,以实现高效的磷光OLED。

通过仅使用两种有机传输材料的简单器件结构,基于通用激基复合物共基质的蓝色、绿色、橙色和红色磷光OLED表现出稳定的色纯度以及最大外部量子效率20.1%,26.3%,24.6 %,19.8%。通过组合蓝色和橙色发射器,具有73.6 lm/W的高效率的白色OLED在国际照明委员会中得到了证明,在较大的亮度范围内的坐标变化为(0.008,0.002),这归因于平衡的电荷传输特性和多漏斗形能量传递路径。

文献链接: Highly Efficient, Simplified Monochrome and White Organic Light-Emitting Devices based on Novel Exciplex Host (Adv. Optical Mater., 2019, DOI: 10.1002/adom.201901247)


4. Chem. Sci.:卡宾-金属-酰胺光发光体:定制柔性构象酰胺以实现全色范围发射,包括发白光的OLED

Chem. Sci.:卡宾-金属-酰胺光发光体:定制柔性构象酰胺以实现全色范围发射,包括发白光的OLED

具有线性几何形状(L)MX(L =卡宾;M = Cu,Ag或Au;X =阴离子配体)的两坐标金属络合物最近成为一类新型的强光发射材料。它们的功效是基于具有互补供体和受体特性的配体的组合:一方面,卡宾配体既可以充当强电子供体,又可以作为有效的p受体;另一方面,是阴离子配体X通过光化学或电激发,可以使电荷转移到卡宾的受体轨道。

研究发现环状(烷基)(氨基)卡宾(CAAC)配体基于它们在供体和受体性质之间的平衡而特别合适。铜、银和金的CAAC配合物在热方面非常稳定,并能抵抗配体重排。甚至简单的CAAC卤化铜配合物也可提供高达96%的光致发光量子产率(PLQY)。将CAAC卡宾配体与阴离子X=芳基酰胺(尤其是咔唑)结合使用,证明了发光磷光体的一种特别有效的设计策略,即得到“卡宾-金属-酰胺”(CMA)。

通过将这种CMA型铜和金络合物掺入有机发光二极管(OLED)的发光层中,可以通过溶液处理和内部量子效率(EQE)构成接近100%内部量子效率(EQE)的器件。

基于空间受阻的环状(烷基)(氨基)卡宾(CAAC)与6环和7环杂环酰胺配体的组合,开发了铜和金的形态灵活的“碳-金属-酰胺”(CMA)络合物。这些复合物在可见光谱中显示出光发射,溶液中PL量子产率高达89%,主客体膜的PL量子产率高达83%。

单晶X射线衍射、光致发光(PL)研究与DFT计算相结合,表明酰胺配体的环结构和构象柔韧性非常重要。时间分辨的PL显示出有效的延迟发射,在室温下具有亚微秒至微秒的激发态寿命,辐射速率超过106 s-1。通过热气相沉积法制备了基于7环金酰胺的黄色有机发光二极管(OLED),而吩噻嗪-5,5-二氧化物金络合物的天蓝色至暖白机械变色行为使得能够制备5,5-二氧噻吩金——第一款基于CMA的发白光的OLED

文献链接: Carbene metal amide photoemitters: tailoring conformationally flexible amides for full color range emissions including white-emitting OLED (Chem. Sci., 2019, DOI: 10.1039/c9sc04589a)


5. 安达千波矢Nat. Commun.:有机发光二极管中的自旋轨道耦合增强了三重态-三重态上转换

安达千波矢Nat. Commun.:有机发光二极管中的自旋轨道耦合增强了三重态-三重态上转换

三重态-三重态上转换(其中两个三重态激子转换为一个单重态激子)是一种众所周知的方法,可以超越传统的基于荧光的有机发光二极管的电致发光量子效率极限。考虑到三重态对的自旋多重性,上转换效率通常限制为20%。尽管当三重态对的能量低于第二个三重态激发态的能量时可以超过该极限,但是通常很难设计更高的三重态激发态的能级。

安达千波矢教授研究了一系列具有不同取代基的新蒽衍生物的上转换效率。这些衍生物中的一些表现出上转换效率接近50%,即使第二三重态激发态的计算能级低于最低三重态能级的两倍。作者基于分子结构和量子化学计算,提出了一种可能的上转换机理。

文献链接: Triplet–triplet upconversion enhanced by spin–orbit coupling in organic light-emitting diodes (Nat. Commun., 2019, DOI: 10.1038/s41467-019-13044-1)


6. 唐本忠Nat. Commun.:纯有机团簇激子产生的超长紫外/机械激发室温磷光

唐本忠Nat. Commun.:纯有机团簇激子产生的超长紫外/机械激发室温磷光

具有三重激发态的长发射寿命和大的斯托克斯位移特性,有机磷光显示了在各种领域中的巨大应用潜力,例如高效OLED、数据加密技术和无背景成像。然而,三重态激子在室温下的猝灭倾向于使有机磷光仅在低温下可用,这不可避免地阻碍了实际应用。

为了实现更有用的室温磷光(RTP),一种常规方法是将贵金属(例如Ir,Pt和Ru)掺入以形成有机金属配合物,但它们仍然面临着成本、毒性和对水分的不稳定性等问题。不含金属的纯有机RTP材料有望解决此类问题,因此在过去十年中引起了特别的关注。

促进本质上禁止自旋的系统间交叉(ISC)是实现有效的纯有机RTP的基础。最常见的策略是引入可促进自旋轨道偶联(SOC)的官能团,例如羰基、杂原子(O,N,P等)和卤素(Br和I)。但是,这些部分往往会同时增加Sn-Tn和Tn-S0电子跃迁的速率。因此,存在一个固有的难题,即提高RTP效率总是会导致RTP寿命缩短。到目前为止,有效的寿命超过500ms的纯有机RTP仍然很少。

唐本忠院士通过将1,8-萘二甲酸酐溶于某些有机固体基质中,可实现URTP寿命超过600毫秒,总量子产率超过20%。同时,当主体是机械发光时,URTP也可以通过机械激发来实现。飞秒瞬态吸收研究表明,在存在痕量的1,8-萘酐的情况下,主体的隙间窜越显着加速。因此,在客体充当RTP状态的能量陷阱之前,跨越主客体的群集激子形成一个过渡状态。基于对主客体的理解,此处提出的簇激子模型有望帮助扩展纯有机URTP材料的种类。

文献链接: Ultralong UV/mechano-excited room temperature phosphorescence from purely organic cluster excitons (Nat. Commun., 2019, DOI: 10.1038/s41467-019-13048-x)


7. 夏志国Nat. Commun.:用于发光二极管的二价Eu掺杂近红外发光磷光体

夏志国Nat. Commun.:用于发光二极管的二价Eu掺杂近红外发光磷光体

近红外发光材料具有独特的光物理特性,使其成为光子、光电和生物应用中的关键组件。由于已经广泛报道了由过渡金属元素活化的宽带近红外磷光体,因此引入具有4f-5d过渡态的稀土活化剂,对下一代材料的发现提出了挑战。

夏志国教授报道了前所未有的磷光体K3LuSi2O7:Eu2+,在460 nm蓝光激发下,其发射带集中在740 nm处,半峰全宽为160 nm。结合结构和光谱表征发现,在LuO6和K2O6多面体中,二价Eu的选择性位点占据了较小的配位数,导致了意外的近红外发射。

制成的磷光体转换的发光二极管具有作为不可见光源的巨大潜力。这个工作提供了二价Eu掺杂无机固态材料中近红外发射的设计原理,并且可能会激发未来的研究以进一步探索近红外发光二极管。

文献链接: Divalent europium-doped near-infrared-emitting phosphor for light-emitting diodes (Nat. Commun., 2019, DOI: 10.1038/s41467-019-13293-0)


8. 安达千波矢Nat. Chem.:三重态调控可实现高效钙钛矿发光二极管

安达千波矢Nat. Chem.:三重态调控可实现高效钙钛矿发光二极管

钙钛矿发光二极管具有高色纯度、高荧光量子产率以及易于实现全光谱发光等特点,因此有望用于下一代照明和显示器。尽管单线态和三线态激子的调控对于高效有机发光二极管的设计至关重要,但是在钙钛矿和准二维(2D)钙钛矿基器件中,激子如何影响性能的本质仍然不清楚。

安达千波矢教授发现三重态激子是绿色准2D钙钛矿装置中有效发射的关键,而有机阳离子对三重态的猝灭是主要的损失途径。在基于甲脒溴化铅的准2D钙钛矿中使用具有高三重态能级的有机阳离子(苯乙基铵),可有效收获三重态。此外,作者发现三重态向单重态的上转换可能发生,使得电激发子的100%收获成为可能。得到的绿色(527 nm)器件的外部量子效率和电流效率分别达到12.4%和52.1 cd/A。

文献链接: Triplet management for efficient perovskite light-emitting diodes

(Nat. Chem., 2019, DOI: 10.1038/s41566-019-0545-9)