近日，華南理工大學材料科學與工程學院/物理與光電學院教授吳宏濱團隊取得重要突破，研究提出抑制有機發光二極管發光效率滾降的新策略。相關成果發表于《自然-光子學》（Nature Photonics）。

“該策略通過降低長壽命三重態激子對單重態激子的猝滅作用，成功將器件在直流和脈沖驅動下的臨界電流密度分別提升至100 A/cm²和10 kA/cm²量級，實現了亮度高達地表太陽輻照水平147倍的超高亮度近紅外電致輻射。”論文通訊作者吳宏濱對《中國科學報》表示。

(a) 預研階段研制的10cm²的近紅外OLEDs實物照片；(b)人手指血管透射成像；(c) 基于柔性襯底制造的1.5×1.5 cm²可彎曲面光源；(d)可穿戴OLEDs貼片概念演示；(e)用于室內主動夜視照明等應用的示例。研究團隊供圖

近紅外波段（700-1700 nm）憑借在生物體內或組織中散射低、穿透深等特性，在光學相幹斷層掃描技術、血氧/血糖等生化信息采集、面部/虹膜/指紋等生物辨識等多個領域展現出廣闊的應用前景，是血氧/血糖儀、光生物調節和光學相幹成像等非侵入性、可穿戴、可植入電子設備的理想光源之一。然而，目前報道的有機近紅外發光二極管仍存在量子效率低、輻射光功率低、壽命短等不足，亟需探索新的材料體系和技術路線，以開發出高效且明亮的近紅外有機發光二極管，滿足實際應用需求。

爲此，研究團隊在科技部重點研發項目、國家自然科學基金等項目的資助下，選用了高躍遷振子強度和高發光效率的給體-受體-給體型稠環電子受體作爲發光材料。結合系統的熱管理和優化載流子注入策略，基于BTA3的電致發光器件其最大外量子效率達到1.34%。器件呈現極低的效率滾降特性，在6個數量級的電流密度範圍內保持與最大效率相當的性能，下降至最大值一半時對應的臨界驅動電流J50達到59 Acm^-2，遠超其他類型半導體材料。器件在連續直流驅動模式下，最大工作電流密度達到100 A/cm²以上，在脈沖寬度爲1us的脈沖驅動模式下，最大工作電流密度達到10 kA/cm2級別，並實現了創紀錄的46786 WSr^-1m^-2輻射亮度，相當于地表太陽光譜輻照強度的147倍。

此外，研究團隊設計制備了面積爲10 cm²的大功率器件，以及基于柔性襯底制造的可彎曲面光源，並演示了這些器件在主動夜視照明、非侵入式生物成像以及與人體緊密貼合的生物醫學等場景中的應用潛力。