Nature：磷光有机发光二极管

一、【科学背景】

磷光有机发光二极管（PHOLEDs）具有高效率、高亮度和可调颜色，适用于显示和照明应用。然而，蓝色PHOLEDs较短的寿命一直是有机电子领域中最具挑战性的问题之一。这主要源于高能量、长寿命的蓝色三重态的湮灭导致的分子解离。过去的研究尝试通过微腔中的珀塞尔效应来降低三重态密度，从而减少湮灭事件的概率，但是并没有完全解决这个问题。

二、【科学贡献】

密歇根大学Stephen R. Forrest等人通过利用等离子体激子极化子（PEPs），在50 nm厚的发射层上实现了平均珀塞尔因子为2.4 ± 0.2，使蓝色PHOLEDs的寿命相比传统PHOLEDs增加了5.3倍。这些器件还显示出改善的色坐标，并且与类似的深蓝色PHOLEDs相比，寿命延长了多达14倍，这项研究近日发表在综合性期刊Nature上。

图1等离子体激子极化(PEP)增强的Purcell效应©2023 Springer Nature

图2极化激元色散工程©2023 Springer Nature

图3蓝色磷光有机发光二极管（PHOLED）的光学工程©2023 Springer Nature

图4 Ir(dmp)₃器件性能总结©2023 Springer Nature

通过比较不同PHOLED器件结构，研究了极化子增强能量传递对器件性能的影响。研究了具有不同阴极材料（Ag和Al）和不同激子传输层（BPyTP2和SF3Trz）的器件结构。计算了特定波长下辐射和非辐射通道的分布，并进行了时间分辨光致发光测量以分析能量传递速率。估计了不同器件配置的平均珀塞尔因子（PF）。还测量和比较了器件的寿命。

三、【核心创新点】

作者引入了极化激元增强的珀塞尔效应来延长蓝色 PHOLED 的使用寿命，获得了迄今为止报道的最长 Ir 络合物器件寿命 LT90 = 140 ± 20 h。作者通过设计PEP增强的珀塞尔效应，展示了基于深蓝色Ir (dmp)₃的PHOLED, 在50 nm厚的EML中，平均珀塞尔因子为PF=2.4 ± 0.2，最大限度地获得总的深蓝光光子输出，具有长的器件寿命、饱和发射和高EQE。

四、【科学启迪】

总之，本研究通过引入了极化子增强的普尔塞尔效应，解决了蓝色PHOLEDs的短寿命问题。通过与金属/介质界面上的表面等离子体极化子（PEPs）的能量转移，显著降低了蓝色PHOLEDs中的三重态辐射寿命和密度。这种方法在延长深蓝色PHOLEDs的寿命方面具有巨大潜力，特别是在深蓝色的显示和照明应用中。

原文详情：

Stable blue phosphorescent organic LEDs that use polariton-enhanced Purcell effects.

DOI:10.1038/s41586-023-06976-8

本文由尼古拉斯供稿