日本九州大學最先端有機光電子研究中心（OPERA）日前宣布，開發(fā)出了雖為熒光材料但內部量子效率基本達到100％的有機EL新發(fā)光材料。內部量子效率高的材料以往僅限于使用稀有金屬的磷光材料，而新材料不使用稀有金屬。OPERA將該材料命名為“Hyperfluorescence”。OPERA負責人、九州大學教授安達千波矢稱 “該材料不需要磷光材料”。詳細論文已發(fā)表在《自然》上。

有機EL發(fā)光材料根據發(fā)光原理的不同分為熒光材料和磷光材料。熒光材料只在激子（exciton）經由“一重態(tài)”的自旋狀態(tài)時才會再結合（發(fā)光）。而磷光材料除一重態(tài)外經由三重態(tài)的自旋狀態(tài)也會發(fā)光。由于一重態(tài)和三重態(tài)以1：3的比例發(fā)生，因此熒光材料的內部量子效率最大為25％，而磷光材料最大為100％。在熒光材料中，三重態(tài)激子的能量一般未用于發(fā)光，幾乎全部以熱量方式損失掉。

TADF的原理。三重態(tài)（T1）的激子受熱后會“升”至一重態(tài)（S1）。

這一現象在有機EL元件發(fā)光效率的不同上體現得非常明顯。因此，在有機EL顯示器及有機EL照明的開發(fā)中，使用磷光材料的比例在不斷增加。發(fā)光效率超過50lm/W的有機EL元件除藍色發(fā)光材料外還可用磷光材料實現。但磷光材料還存在多項課題。比如：（1）磷光材料含有稀有金屬，材料昂貴；（2）美國環(huán)宇顯示技術公司（Universal Display，UDC）掌握著磷光材料的基本專利，使用時要與該公司談判；（3）藍光磷光材料其發(fā)光壽命短，幾乎沒有可實用的材料，等等。

此次開發(fā)的材料的示例

近來，業(yè)界卻發(fā)現了幾種雖為熒光材料但內部量子效率卻超過25％的材料。OPERA的安達研究室十分關注這一現象，將其發(fā)光原理之一稱為“熱活性型延遲熒光” （TADF），對提高其發(fā)光效率的材料設計展開了研究。

TADF只在激子經由一重態(tài)時才發(fā)光，從這一意義來說它屬于熒光材料。但三重態(tài)激子受熱后會“激勵”成一重態(tài)。這樣便有望使全部的激子為發(fā)光做出貢獻。

使用新材料試制的有機EL面板的示例

此次安達研究室利用TADF的原理開發(fā)出了內部量子效率達到90％以上的材料。這是一種由5～9個苯環(huán)構成的低分子材料，不需要稀有金屬及稀土類元素。另外還試制了使用該材料的有機EL元件及顯示器。據稱外部量子效率達到19％以上，獲得了與使用磷光材料的元件相匹敵的結果。目前效率最高的是綠色發(fā)光材料，但安達表示：“包括深藍色在內的幾乎所有顏色的發(fā)光，新材料都已經有了實現的眉目�！保ㄈ战浖夹g在線 供稿）