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DOI: 10.1038/s41566-024-01379-1
研究问题
蓝色热激活延迟荧光发射器的效率提升
通过全氘代提高发射器稳定性
热激活延迟荧光性能优化
全氘代对荧光发射效率的影响
蓝色荧光发射器的稳定性改善研究。
论文概要
研究者们提出了一种通过部分氘化(perdeuteration)来提高蓝色热激活延迟荧光(TADF)发光体的效率和稳定性的方法。部分氘化的天蓝色TADF发光体在有机发光二极管(OLEDs)中表现出更高的效率和双倍的器件寿命，这归功于抑制了高能振动。部分氘化还导致固态下光谱蓝移和狭窄，进而改善了TADF敏化荧光OLEDs中到深蓝色最终发光体的福斯特能量转移。这些器件展现出最大外部量子效率为33.1%，并且达到初始亮度80%的寿命为1365小时，甚至在1000cdm²的光照下，蓝光磷光OLEDs的表现也被超越。这种部分氘化策略改善了蓝色OLEDs的器件性能，为其在显示屏和照明领域的更广泛应用铺平了道路。尽管已经实现了高效率，但稳定的蓝色发光体对于有机发光二极管(OLEDs)一直是一个挑战，尤其是在蓝色区域。在连续运行过程中，器件会发生化学降解，形成作为发光猝灭器和电荷陷阱的缺陷位点，导致亮度损失。缺陷的形成归因于双分子激发态之间的湮灭，产生能量较高的激发态和化学键的解离。
一、氘化对固态中的发射体光谱有什么影响，并如何改善了深蓝色最终发射体的 Forster 能量转移？
根据文中内容，氘化对固态中的发射体光谱产生了两大影响，从而改善了深蓝色最终发射体的Forster能量转移：
光谱蓝移：氘化抑制了发射体的高能振动模式，导致发射光谱蓝移。这有助于提高与深蓝色最终发射体吸收光谱的重叠度，从而在能量转移过程中提供更匹配的能级。
光谱线宽变窄：氘化也使发射光谱线宽变窄，提高了光谱的纯度。这同样有助于增强与深蓝色最终发射体的吸收光谱的重叠度，进而改善Forster能量转移的效率。
简言之，通过氘化调控固态中发射体的光谱性质，可以增强其与深蓝色最终发射体之间的光谱重叠度，并提高Forster能量转移的效率，对深蓝色有机发光二极管性能的提升有显著贡献。
二、这项研究中的蓝色热激活延迟荧光发射体的氘化策略如何提高了效率和稳定性？
这项研究中，蓝色热激活延迟荧光(TADF)发射体经过氘化后，显著提高了蓝色OLED的效率和稳定性。氘化带来的优势主要表现在以下几个方面：
振动能级抑制：氘化能显著抑制TADF分子的最高能振动模式，降低振动频率，并减小零点能。这有利于增强发射体的高效发光。
器件寿命延长：实验证明，氘化TADF发射体在OLED中的寿命可长达570小时，比质子化发射体的寿命延长超过2倍，这归因于发射体内在稳定性的增强。
Forster能量转移效率提高：氘化使得TADF发射体的固态发射光谱蓝移和线宽变窄，从而提高了Forster能量转移的效率，有利于深蓝色有机发光二极管的性能。
三、这篇论文的主要研究内容是什么，以及它对有机发光二极管领域有何重要意义？
这篇论文的主要研究内容和贡献如下：
报道了全氘化天蓝色热激活延迟荧光(TADF)发射体，D-5CzBN和D-5tCzBN。这两者的寿命比质子化对应物延长了2倍以上，在OLED器件中的效率也更高。
更重要的是，全氘化显著提高了天蓝色TADF发射体的福斯特能转移效率。将其作为深蓝色TADF敏化荧光器件中的敏化剂，成功获得了高效率和高稳定性的深蓝色发光。同时，最大外量子效率达到33.1%，寿命达到398小时，且色坐标为0.14, 0.14。
该研究提出了氘化策略稳定蓝色有机发光分子的新方法，显著改善TADF敏化荧光器件的性能，为深蓝色OLED显示照明应用提供了新思路和新技术。
总的来说，这项研究对于开发高效稳定的深蓝色有机发光二极管具有重要意义，特别是通过全氘化策略来稳定蓝色荧光分子的方法可以为OLED领域带来重大突破。
四、作者在论文中提出了哪些新的发现或观点，以及这些发现如何影响有机发光二极管的设计和性能？
据论文所述，作者提出了以下新的发现和观点：
全氘化天蓝色TADF发光体的效率与稳定性增强：作者发现全氘化的天蓝色TADF发光体D-5CzBN和D-5tCzBN在OLED器件中的效率和稳定性分别是未氘化对应物的两倍以上。通过氘化抑制了高能振动模式，从而增强发光体的发光效率。
全氘化TADF发光体的固态光谱特性改善：作者发现全氘化的TADF发光体在固态下具有蓝移和线宽变窄的光谱特性，这有利于与深蓝色发光体之间发生更有效的福斯特能转移。
氘化策略提高深蓝色TSF-OLED的效率与稳定性：作者制备的全氘化TADF敏化的深蓝色TSF-OLED器件获得了高效率和长寿命。其中，使用D-5CzBN敏化的器件获得了29.0%的EQE和210h的LT80，而使用D-5tCzBN敏化的器件获得了更高的33.1% EQE和949h的LT80。
氘化对深蓝色发光体的意义：全氘化策略的运用不仅改善了深蓝色TADF和TSF-OLED的效率与稳定性，还为开发高效的深蓝色发光体提供了新思路。
这些发现对有机发光二极管的设计和性能有着重要的影响。氘化策略的提出为改善蓝色发光体的效率与稳定性提供了有效途径，从而为实现高效的深蓝色显示与照明提供了新的可能性和设计思路。
