双三齿配体的铱配合物制备高效的深蓝光OLED器件

作者：郭信宏、陈奕廷

有机发光二极管（organic light-emitting diodes, OLEDs）不仅能应用于显示技术，还能运用在照明领域。在显示应用方面，OLEDs具有色彩鲜明、无残影、高对比度、视角广、轻薄等优点；在固态照明领域，低色温的均匀面光源能模拟太阳光，适合用作室内照明。新颖的OLEDs技术可谓二十一世纪最有竞争力的科技产业之一。然而此技术发展较缓慢主要是由于缺乏高效率发蓝光的材料，在此项研究报道之中，台湾的研究团队设计出高量子效率的双三齿配位（bis-tridentate）铱金属配合物，制成的蓝光器件能够达到最大外部量子效率20.7%，在亮度为100 c•dm^-2 的条件下，也可维持高达14.6%的外部量子效率。

该材料能够高效率地发射深蓝光的关键为：（1）引入铱金属诱发重原子效应，使单重态、三重态的激子都能被运用；（2）双三配位所形成的铱金属配合物的构型较传统三双齿配位（tris-bidentate）设计的结构具有更好的分子刚性，有利于稳定激发态结构，促使激子有效地遵循发光路径；（3）三齿双碳烯（dicarbene）配位基具有强给体性质，能使诱发光淬灭的金属反键结能级远离最低能态的发光能级，进而促使吸收的能量全部以发光的形式回到基态；（4）发光三齿配体（chromophore）中的吡啶与苯环间引入氧原子，能够有效阻断共轭特性并使能隙扩大，实现深蓝光的发射（>3.0 eV）。

作者选择该系列具有最短发光半生周期的蓝色发光物，搭配优化的器件结构，将该系列表现最优的双三齿配位铱配合物用以制成OLED器件，该器件在相对低的驱动电压（2.5-3 V）下即可启动，而电致发光频谱位于深蓝光范围 (CIE = 0.15, 0.17)，是目前文献中以磷光材料作为发光物质制备深蓝光OLEDs时，同时拥有最高效率及最佳蓝色坐标的分子。该分子设计将有效解决蓝光有机发光二极管长时寿命不足的技术瓶颈。相关工作发表在Advanced Materials 上。

该论文作者为：Hsin-Hung Kuo, Yi-Ting Chen, Leon R. Devereux, Chung-Chih Wu, Mark A. Fox, Chu-Yun Kuei, Yun Chi, Gene-Hsiang Lee

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Bis-Tridentate Ir(III) Metal Phosphors for Efficient Deep-Blue Organic Light-Emitting Diodes

Adv. Mater., 2017, 29, 1702464, DOI: 10.1002/adma.201702464

研究团队简介

郭信宏，出生于台湾新北市，2016年在台湾中央大学化学系完成学士学位；现于台湾清华大学化学系就读硕士二年级，在季昀教授课题组进行深蓝光铱金属、铂金属配合物的合成及分析鉴定，探讨其在有机发光材料中的应用。

陈奕廷，出生于台湾彰化，2015年于台湾大学物理系完成学士学位；目前于台湾大学电子工程学研究所攻读博士学位，师从吴忠帜教授，主要研究有机发光材料的光物理特性及有机发光二极管的组件制备与分析。

繁体中文版本

有機發光二極體（organic light-emitting diodes, OLEDs）不僅能應用於顯示技術，還能運用在照明領域。在顯示應用方面，OLEDs具有色彩鮮明、無殘影、高對比、視角廣、輕薄等優點；在固態照明領域，低色溫的均勻面光源能模擬太陽光，適合用作室內照明。新穎的OLEDs技術可謂二十一世紀最有競爭力的科技產業之一。然而此技術發展較緩慢主要是由於缺乏高效率發藍光的材料，在此項研究報導之中，臺灣的研究團隊設計出高量子效率的雙三齒配位元（bis-tridentate）銥金屬配合物，製成的藍光器件能夠達到最大外部量子效率20.7%，在亮度為100 c•dm^-2的條件下，也可維持高達14.6%的外部量子效率。

該材料能夠高效率地發射深藍光的關鍵為：（1）引入銥金屬誘發重原子效應，使單重態、三重態的激子（excitons）都能被運用；（2）雙三配位元所形成的銥金屬配合物的構型較傳統三雙齒配位（tris-bidentate）設計的結構具有更好的分子剛性，有利於穩定激發態結構，促使激子有效地遵循放光路徑（radiative pathways）；（3）三齒雙碳烯（dicarbene）配位基具有強給體（donor）性質，能使誘發光淬滅（quenching）的金屬反鍵結能級（metal-centered dd excited state）遠離最低能態的放光能級（light emitting excited states），進而促使吸收的能量全部以放光的形式回到基態（ground state）；（4）發光三齒配體（chromophore）中的吡啶（pyridine）與苯環（benzene）間引入氧原子，能夠有效阻斷共軛特性（conjugation）並使能隙擴大，實現深藍光的放射（>3.0 eV）。

作者選擇該系列具有最短放光半生週期的藍色發光物，搭配優化的器件結構，將該系列表現最優的雙三齒配位銥配合物用以製成OLED器件，該器件在相對低的驅動電壓（2.5-3 V）下即可啟動，而電致發光頻譜位於深藍光範圍 (CIE = 0.15, 0.17)，是目前文獻中以磷光材料作為放光物質製備深藍光OLEDs時，同時擁有最高效率及最佳藍色座標的分子。該分子設計將有效解決藍光有機發光二極體長時壽命不足的技術瓶頸。相關工作發表在Advanced Materials 上。

研究團隊簡介

郭信宏，出生於臺灣新北市，2016年在臺灣中央大學化學系完成學士學位；現於臺灣清華大學化學系就讀碩士二年級，在季昀教授課題組進行深藍光銥金屬、鉑金屬配合物的合成及分析鑒定，探討其在有機發光材料中的應用。

陳奕廷，出生於臺灣彰化，2015年于臺灣大學物理系完成學士學位；目前于臺灣大學電子工程學研究所攻讀博士學位，師從吳忠幟教授，主要研究有機發光材料的光物理特性及有機發光二極體的元件製備與分析。

（本文由郭信宏、陈奕廷供稿）