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※ 本文為 kimfatt 轉寄自 ptt.cc 更新時間: 2013-02-18 12:19:07
看板 Stock
作者 SkyMirage (Stardust)
標題 Re: [其他] 淺談  AMOLED   PHOLED   OLED
時間 Sun Feb 17 16:44:10 2013


※ 引述《TanIsVaca (好好唸書吧!)》之銘言:
: 淺談 AMOLED   PHOLED   OLED
: → jessti      :日本他們現在做的是把磷光逆向轉回螢光 理論上一樣
: → jessti      :可以獲得20%的外部效率 目前藍光似乎已經到10%左右


你講的可是這篇?去年年底發在 Nature 的。

http://www.nature.com/nature/journal/v492/n7428/full/nature11687.html
"Highly efficient organic light-emitting diodes from delayed fluorescence"

These molecules harness both singlet and triplet excitons for light emission
through fluorescence decay channels, leading to an intrinsic fluorescence
efficiency in excess of 90 percent and a very high external
electroluminescence efficiency, of more than 19 percent, which is comparable
to that achieved in high-efficiency phosphorescence-based OLEDs.







老實說我蠻懷疑他們的實驗結果。

1. 從他們團隊前一篇設計逆遲螢光(delay fluorescence)的概念文章
http://apl.aip.org/resource/1/applab/v98/i8/p083302_s1?view=fulltext

裡面講到,他們很精巧的設計了一個具有高放光速率(radiative rate)的 HOMO 是
pi-pi*(singlet) 的純有機分子,使其 S1 和 T1 之間的能階近到可以用熱能去產生
可觀的 T1 -> S1 (reverse intersystem crossing = RISC),因此宣稱他們可以
把磷光逆轉回螢光。
但是他們壓根沒提到 triplet state 的 HOMO 是什麼型態。

如果是跟 singlet state 一樣是 pi-pi*
那 pi-pi*(singlet) <--> pi-pi*(triplet) 這個躍遷在純有機分子上基本上是
forbidden 的,RISC 絕對比 T1 -> T0 的 radiative pathway 要慢。

如果是這個情況的話,這個 delay fluorescence 比較不會是在 S1 <--> T1 發生
而是在更高階的 Sn <--> Tn ,因為部分牽涉到 spin allow 的能階而發生轉移。

如果是這樣的話,施加在 OLED 電壓的高低就會影響他們螢光的產率。




2. 從他們文章中對於磷光放光速率極低這個敘述來看,triplet state 應該比較像是
n-pi* or pi-n* (n: non-binding state),磷光產率低,但是 ISC 有機會是
partially allow。

不過這樣還是無法完全說明本來到 triplet state的那75%的population最後都跑回
singlet state去。因為他們當初設計的概念就是讓 S1 和 T1 state 很接近,所以
得到的放光光譜也會很類似 (第二篇的Fig 1)。特別是在缺乏皮秒-奈秒這段的時間
解析,你很難去推論你得到的螢光是從RISC來,或者根本只是很弱的磷光。


更重要的是,如果在 triplet state 有牽涉到 non-bonding state,
那很抱歉,這種材料的分子使用壽命鐵定不長,因為很容易因為激發而變質。

(一個簡單的概念:放冷光(螢/磷)是最能保持分子結構穩定的能量釋放途徑,
 非放光機制的能量釋放很容易牽涉到化學鍵結的改變。)


這系列分子螢光產率本來就超高,再做成OLED之後螢光到底有多少是從磷光轉來的
真的很令人懷疑。如果 external electroluminescence efficiency
不能高過純螢光理論值(25%),那這篇唯一的賣點也就是搞了一系列高螢光的
不同顏色材料,我還不如回到磷光材料的老路上去,至少有機會拼到75%的量子產率。


一點淺見,有錯還請強者指教。








我猜99.99%的人會直接end。

那我另外講一點跟 Stock 比較有直接關係的好了。

站在節能的角度去看,磷光材料要比螢光材料的競爭力要強的多。理論上,不考慮磷光
回轉成螢光的這個可能性(也就是我前面廢話好幾頁,結論是目前不太可行的這條),
磷光材料所能達到的發光效率是螢光材料的三倍。也就是說,以目前手機80%以上的能量
損耗都是用在面板的情況下,同樣亮度的面板,磷光材料可以讓電池續航力變成幾乎三
倍。也就是說,假設原本只能用一天就要充電的手機,可以撐到三天。


而要使OLED材料的磷光強,目前在材料設計上比較可行的辦法,是將有機材料設計成過
渡金屬的配位分子,譬如當年讓恐龍毀滅的隕石中大量蘊藏的銥元素就是其中的代表。

雖然過渡金屬很多具有毒性,但卻也是目前唯一可以讓OLED徹底在效能上擊潰其他發光
材料的捷徑。另外,光敏太陽能電池裡面也常常需要這類元素。


如果哪一天,OLED成為主流了,需要量產這些材料,請特別注意相關的原料供應商。







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         邏輯無助於科學。

              法蘭西斯‧培根

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◆ From: 24.205.20.115
tsmc1       :好人卡添哥?1F 02/17 17:18
IanLi       :好熟悉這是溫習物化嗎 XD2F 02/17 17:31
IanLi       :很多論文都是射箭後畫靶的  寫信去問大都沒下文
IanLi       :過渡金屬又貴又難拉高產量  長久之計還是全有機分子
IanLi       :但遇到效能和穩定度就是大問題  還有得玩哩
jessti      :25%是int QY 除非有設計特殊的光取出結構 否則依經驗6F 02/17 17:44
jessti      :值ext QY再乘上0.2 也就是只有5%的ext QY 你把內外
jessti      :搞混了
SkyMirage   :他這篇就是說他的fluorescence QY 可以到90%9F 02/17 17:46
SkyMirage   :然後external fluorescence QY 是19%
jessti      :另外他們家應該構置好專門量測TADF的整套設備了11F 02/17 17:47
jessti      :請見他們後續的文章 TADF沒這麼稀有 過去lab的同學
jessti      :也有分子有相同的現象
SkyMirage   :這篇沒做時間解析,我是reviewer應該不會讓他們過..14F 02/17 17:48
jessti      :他們家也發表了好幾篇相關文獻去講這一大類分子特性15F 02/17 17:48
SkyMirage   :了解。16F 02/17 17:49
IanLi       :我覺得這QY值好神  到底合不合理請高手review17F 02/17 17:49
jessti      :S到T的速率受兩個因素影響 spin-orbital coupling18F 02/17 17:50
SkyMirage   :不過如果ext QY沒超過25% 就算是TADF也沒太大用途19F 02/17 17:51
jessti      :是分子項 S-T的energy dif.是分母項 增大分子或降低20F 02/17 17:51
jessti      :項都能極大化S-T的轉移
SkyMirage   :QY=90%還好啊,一堆有機dye都接近100%22F 02/17 17:52
jessti      :TADF效率要高有幾個要素 一個就是S-T能差要很小23F 02/17 17:52
jessti      :另外一個就是fl要高不然就跟天哥講的一樣 有沒有TADF
jessti      :都一樣
jessti      :基本上他還是放光途逕 只是北歐國家拿這這種方式做的
jessti      :面板會很幹 極圈內會幹到翻掉而已
jessti      :理想的TADF一樣是HOMO LUMO 只是他HOMO裡有多少
jessti      :n-bonding的成份在不知道 其實他都用蠻多雜環
jessti      :困難點應該在HOMO LUMO overlap小能差才會小 但通常
jessti      :FL的QY就跟著很小
SkyMirage   :有沒有這系列材料的使用壽命數據啊?32F 02/17 18:00
※ 編輯: SkyMirage       來自: 24.205.20.115        (02/17 18:01)
jessti      :深藍的PL分子LUMO能階常常很靠近M-C鍵的σ* 電激發完33F 02/17 18:03
IanLi       :看到關鍵材料佈局  台灣沒幾家能打的34F 02/17 18:04
jessti      :很容易就走bond dissociation的路徑去了 有機金屬鍵35F 02/17 18:05
jessti      :能似乎比較低些?
jessti      :其實我也很想知道他壽命實測是多少
jessti      :我只能猜測說原本是設計來當Host材料的分子 不應該比
jessti      :emitter容易壞 XD
athran      :手機最耗電不是只有螢幕...不會變三倍40F 02/17 18:09
SkyMirage   :我是覺得這磷光弱就是因為ISC過去後有條nr跑了,41F 02/17 18:13
SkyMirage   :這材料打久了容易死,應該不實用。
TanIsVaca   :大家都好強。只有我看不懂這篇嗎Q_Q?43F 02/17 19:06
IanLi       :樓上高手44F 02/17 19:08
jessti      :Tan大可以轉你介紹玻璃的文章到FB去嗎45F 02/17 19:15
jessti      :PL弱也可能像acetophenone那種一樣阿 T1是pi-pi*
jessti      :只能對在pi orbital的HOMO說回不去了
TanIsVaca   :可以^^48F 02/17 19:20
TanIsVaca   :我寫這些文章的目的就是想在台灣推廣光電知識。
TanIsVaca   :不主張版權,歡迎任意轉載。
jessti      :Tan大 天哥講的東西我也沒全懂 物化這領域太深了QQ51F 02/17 19:24
h6u4        :好人卡52F 02/17 20:39
wolfspring  :好專業  @@  推推53F 02/17 21:19
brightest   :真是隔行如隔山 我是ee完全看不懂..54F 02/17 21:41
TanIsVaca   :EE雖然課業很重,但還是要勉勵你,有空可以學一下材55F 02/17 22:02
TanIsVaca   :料的知識。
TanIsVaca   :瞭解材料性質,才能妥善應用,才能造出好產品。
rtwodtwo    :我的分子光譜都還給教授啦58F 02/18 00:24
j2222222229 :不用懷疑了.NATURE很難上去的59F 02/18 11:28

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