《Nature》子刊：一种结构简单的蓝色OLED，寿命超100万小时

尽管在有机发光二极管发光材料的开发和发射机制的阐明方面取得了重大进展，但电子注入/传输机制仍不清楚，用于电子注入/传输的材料在20多年来基本没有变化。

在这里，来自日本的研究人员通过使用强碱将阴极附近的功函数调谐到约2.0eV来揭示电子注入/传输机制。这种极低功函数的阴极允许电子直接注入各种材料，并且发现有机材料可以独立于其分子结构来传输电子。基于这些发现，作者实现了一种结构简单的蓝色有机发光二极管，其工作寿命超过1000000小时。如本文所述，解开电子注入/传输机制，不仅大大增加了用于器件的材料选择，而且允许简单的器件结构。相关论文以题目为“Unravelling the electron injection/transport mechanism in organic light-emitting diodes”发表在Nature Communication期刊上。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-021-23067-2

从Tang和VanSlyke 1987年的报告开始，有机发光二极管（OLED）得到了深入的研究，其实际应用在有机器件中是最先进的。在过去30年中，通过了解荧光OLED中的三重态-三重态湮灭（TTA）以及发现磷光发射器和热激活延迟荧光（TADF）发射器，在提高发光材料效率方面取得了显著进展。另一方面，阴极和发射层（EML）之间使用的材料（包括发光材料）基本保持不变。由于OLED中使用的材料的电子亲和力（EA）小于其他有机器件中使用的材料的电子亲和力（EA），化学反应性碱元素（如Li/Cs或分子n掺杂剂）对于阴极附近的电子注入层（EIL）至关重要。

此外，含有含氮杂环的化合物，如吡咯烷、咪唑和菲咯啉，通常被定义为电子传输材料（ETM），并且在开发具有高电子迁移率的ETM方面进行了大量的努力。由于n-掺杂改变了注入和传输特性，因此很难区分它们对工作电压的影响。在用于OLED的ETM的开发过程中，工作电压主要根据ETM的电子迁移率进行讨论，而电子注入特性对工作电压的影响很少讨论。

在这里，作者通过将OLED的特性与阴极周围的实际能级相关联，阐明了OLED中的电子注入/传输机制。在低工作电压下获得OLED发射的唯一要求是最小化阴极和EML之间的势垒。含氮杂环化合物被认为是典型的ETM，它们被发现以电子注入而不是电子传输的形式存在。发现了一种可以显著降低阴极周围功函数（WF）的EIL，从而证明这些典型的ETM对于OLED不是必不可少的。碱和其他有机半导体中氮之间形成氢键（H键）将WF降低到约3 eV。本研究中发现的EIL可以通过配位反应和氢键的形成将铝阴极附近的WF降低到2.0 eV左右。这种极低的WF允许直接电子注入到具有相对较大带隙的蓝色和绿色EML中。（文：爱新觉罗星）

图1具有不同EIL/ETL组合的OLED特性。

图2使用28种材料作为ETL的OLED特性总结。

图3.展示了新型的蓝色OLED。

本文来自微信公众号“材料科学与工程”。欢迎转载请联系，未经许可谢绝转载至其他网站。