基于硒嵌入多重共振框架的红色 OLED，在 10,000 cd m−2 下效率达 25.6%

更亮、更红的屏幕，无需贵金属

现代手机、电视和虚拟现实头显都依赖于称为 OLED 的微小光源来呈现生动图像。要实现既深邃纯净又能在高屏幕亮度下保持高效率的红色，一直是一个顽固的问题，尤其是在不使用像铱这类昂贵贵金属的情况下。本文介绍了一种新的红光发射材料设计思路，使其在极高亮度下仍能保持效率，为更清晰、更省电且制造成本更低的显示器指明了方向。

为什么红光如此难以做到理想

OLED 通过在超薄有机层内将电能转换为光来工作。为了满足超高清显示的需求，工程师们既需要色彩非常纯净又要求效率极高。有一种被称为多重共振 TADF 发射体的有前景材料类别能够在蓝光和绿光领域做到这一点，但红色版本一直落后。在高亮度下，这些红色发射体会把许多激发态以热能形式浪费掉，而不是发出光，这就是所谓的效率衰减。其根本原因在于它们在回收某类激发态方面太慢，导致这些态堆积并相互碰撞，彼此猝灭而不是发光。

加入单个原子改变局面

研究人员通过在发光分子骨架中巧妙引入一个较重的原子——硒，来解决这一瓶颈。他们以已知能够产生窄且清晰发射的分子框架为起点，在关键位置引入硫或硒，并用体积较大的侧基锁定结构以防止聚集。计算模拟和 X 射线研究表明，掺入硒会略微扭曲分子结构，并增强控制暗三重态如何被转回明单重态的电子态之间的相互作用。这种组合缩小了需要跨越的能量差，并提高了实现转换的内部耦合，两者都对加速回收过程至关重要。

把更快的回收转化为更好的器件

溶液和薄膜中的测量证实，这种基于硒的分子，称为 tFSeBN，在约 607 纳米处发出窄带红光且几乎无损耗：约 98% 的吸收能量被转化为光。时间分辨实验显示其延迟发光既强且异常快速，表明三重态被高效利用。当被用于完整 OLED 器件时，tFSeBN 在中等亮度下给出约 35% 的外量子效率，并且在非常高的亮度 10,000 坎德拉/平方米时仍保持超过四分之一的效率。与不含硒的类似分子相比，其在高亮度下的表现显著更好，证实了加速激发态回收能显著降低常见的效率衰减。

将新分子用作能量中介

由于 tFSeBN 在捕获并重新发射能量方面表现优异，团队还将其作为一种“敏化剂”来探索——它把能量传递给另一种超纯红色发射体。在该方案中，tFSeBN 首先收集电激发，然后通过远程能量转移将能量传递给名为 RBNO2 的红色分子，后者发出更深的红光以匹配行业的色彩目标。精心的分子设计确保了强烈的远程转移，同时阻断会导致能量损失的短程路径。以这种方式构建的器件实现了接近严格 BT.2020 色标的纯红发射，并且与单独使用 RBNO2 相比，效率提高了三倍或更多，同时在实际屏幕亮度下保持良好性能。

这对未来显示器意味着什么

对非专业读者来说，关键结论是作者展示了如何通过改变发光分子内的一个原子，解决高性能红色 OLED 的一大难题。通过将硒嵌入精心调谐的框架，他们创造出一种即使在高驱动条件下也能以极低能量损耗发出明亮红光的材料，并且还能提升其他红色发射体的性能。这种单原子工程策略为无贵金属、高效的红色像素铺平了道路，有助于未来显示器变得更丰富色彩、更节能，并可能降低制造成本。

引用: Pu, Y., Cai, X., Li, C. et al. Red OLED with efficiency of 25.6% at 10,000 cd m⁻² based on selenium embedding multiple resonance framework. Light Sci Appl 15, 191 (2026). https://doi.org/10.1038/s41377-026-02220-w

关键词: 红色 OLED, TADF 材料, 多重共振发射体, 硒掺杂, 超荧光显示