北京大学物理学院现代光学研究所、人工微结构和介观物理全国重点实验室陈志坚、肖立新教授课题组利用低能三重态激子调控有机发光器件（OLED）中的能量传递，有效实现低能激子的能量回传，提升OLED器件性能。相关研究结果以“亚秒级长寿命三重态激子中转库作为辅助主体实现高效稳定的有机电致发光二极管”（Sub-second Long Lifetime Triplet Exciton Reservoir as Assistant Host for Highly Efficient and Stable Organic Light-Emitting Diode）为题，于2025年3月25日在线发表于《先进功能材料》（Advanced Functional Materials).

OLED中单、三重态发光激子比例为1:3，要实现高效率发光，必须充分利用其中的三重态激子，但三重态激子容易通过三重态-三重态湮灭（TTA）和三重态-极化子湮灭（TPA）等过程而损失能量。这些非辐射过程会导致严重的发光效率滚降及器件老化。因此，三重态激子的利用是实现高效和稳定器件的必要条件。

为了限域发光层内的高能激子，通常要求限域激子能级高于发光激子能级 0.5 eV以上才能实现接近完美的限域效果。但是研究团队发现，利用激子的另一个物理量——寿命，即采用秒级超长寿命（而发光材料的三重态激子寿命为微秒级）来弥补三重态能级的不足，利用具有超长寿命的低能三重态激子来限域高能的发光激子，这样有利于提高材料的稳定性，打破了激子限域能力与能级的必然关联，从而也就克服了高三重态能级与稳定性的矛盾。前期设计了一种长寿命（常温下0.2秒）三重态激子限域材料，用于电子传输材料，它可以长时间储存激子，并通过吸热能量转移而表现出优异的激子阻挡能力。这种现象被命名为长寿命三重态激子中转库（LTER）效应，它实现了低能三重态的电子传输材料对高能发光激子的限域，在不损失效率的情况下有效提升了器件稳定性（Adv. Mater. 2024, 36, 2313746）。

图1. a)低能三重态分子与发光分子之间的能量传递机理。b)低能三重态分子在发光层中分别作为主体和辅助主体的作用。

OLED发光层中同样存在三重态激子的限域问题，因此研究团队进一步探索在发光层中长寿命低能激子对高能发光激子限域的可能性。结果表明，该LTER分子作为主体只会导致严重的猝灭。采用低浓度掺杂至载流子复合区域作为辅助主体时，可有效限域高能激子，表现出激子中转库的作用；此外，该分子还能改善器件的载流子平衡，从而拓宽激子复合区，综合提升了器件性能，未来可能为突破OLED发展的瓶颈-蓝光性能改善提供新的途径。

北京大学物理学院2022级博士生龚乐帆为该论文的第一作者；北京大学物理学院2024年博士毕业生唐振宇（现在为北大联合博士后），陈志坚教授、肖立新教授为该论文的共同通讯作者，其他主要合作者包括北京大学物理学院博士毕业生郭浩清，博士生唐荣，博士后俞文锦、曲波副教授等。该研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金以及人工微结构和介观物理全国重点实验室的支持。

论文原文链接：

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202502937