CINNO Research產業資訊，近日，由華南理工大學、季華實驗室、吉林大學聯合組成的一個聯合研究團隊，在《FlexTech》期刊上發表一項重磅研究成果。據介紹，該聯合研究團隊針對有機發光二極管（OLED）純藍發光材料長期面臨的 “效率 - 色純度 - 穩定性” 難以兼顧的行業痛點，提出了一種 “細微取代基調控” 創新方案，通過在經典 t-DABNA 分子硼原子對位精準引入甲基取代基，成功開發出 Me-t-DABNA 多共振熱激活延遲熒光（MR-TADF）材料。

研究人員基于該材料開發的敏化OLED器件，不僅實現了461nm純藍發射（CIE坐標 (0.137, 0.123)）、30nm窄半高寬的超高色純度，更創下32.48% 的最大外部量子效率（EQE）紀錄，同時在 1000 cd/m2 亮度下保持25.46%的EQE，大幅抑制效率滾降。這一突破為下一代超高清顯示技術提供了核心材料解決方案，標志著我國在OLED發光材料領域躋身國際領先行列。

顯示技術升級遇瓶頸，純藍 MR-TADF 材料成關鍵

隨著超高清顯示、柔性屏、AR/VR等終端產品的快速發展，市場對OLED技術的性能要求持續提升。作為OLED的 “色彩核心”，純藍發光材料直接決定器件的色域范圍、能耗與使用壽命 —— 根據國際電信聯盟（ITU）BT.2020超高清標準，純藍發光需滿足CIE y 坐標≤0.07、半高寬（FWHM）≤30nm，同時需具備高量子效率與長穩定性。然而，傳統藍光材料長期陷入 “兩難困境”：

1，傳統TADF材料：雖無需貴金屬即可理論實現100%內量子效率（IQE），但激發態分子結構弛豫嚴重，導致發光光譜寬（FWHM常超50nm）、色純度差，無法滿足純藍標準；

2，磷光材料：依賴銥、鉑等貴金屬，成本高昂且存在效率滾降問題，難以大規模應用；

早期 MR-TADF 材料雖通過硼（B）、氮（N）交替嵌入剛性多環芳烴骨架，實現窄帶發射與高量子產率，但優化過程中易出現發光紅移 —— 例如擴大π共軛體系提升效率時，發射波長常從450nm 區間紅移至470nm以上，脫離純藍范圍。

“基于DABNA（二氮雜硼雜萘并蒽）骨架的MR-TADF材料，是目前最具潛力的純藍解決方案之一。” 研究共同通訊作者、華南理工大學彭俊彪教授解釋，“但此前的分子設計策略，要么通過構建多 MR 核心提升效率，要么通過外圍取代基修飾優化穩定性，始終難以在‘不紅移’的前提下突破效率瓶頸。” 據了解，團隊此前開發的t-DABNA母體材料，雖實現29.15%的EQE和458nm發射，但反向系間竄越（RISC）速率較慢，導致高亮度下效率衰減明顯，無法滿足高端顯示需求。

分子設計破局：甲基取代實現 “三重平衡”

為破解這一難題，該研究團隊摒棄了傳統的 “大結構改造” 思路，聚焦 “細微取代基調控”—— 在t-DABNA分子中與硼原子直接相連的中心苯環對位（即硼原子對位碳），分別引入甲基（Me）和苯基（Ph）兩種基團，設計合成Me-t-DABNA與Ph-t-DABNA兩種衍生物，并通過系統的光物理測試與理論計算，驗證取代基對材料性能的調控機制。

1. 色純度：甲基修飾杜絕發光紅移

實驗顯示，Me-t-DABNA在甲苯溶液中展現出與母體高度一致的發光特性：發射峰值457nm，僅比 t-DABNA（458nm）藍移1nm，FWHM為22nm，甚至略窄于母體（23nm），完全符合純藍材料的色純度要求。而 Ph-t-DABNA因苯基的π共軛效應，發射波長紅移8nm至 466nm，雖仍屬藍光范圍，但已偏離深藍光標準。

“這一差異源于取代基與分子骨架的相互作用方式，”研究第一作者、華南理工大學的研究人員Lili Hou解釋，“甲基通過σ-π超共軛效應與分子骨架作用，僅適度延伸最高占據分子軌道（HOMO），不破壞 BN骨架的剛性結構；而苯基通過π-π共軛與骨架融合，擴大了共軛體系，直接導致發光紅移”。X 射線單晶衍射分析進一步證實，Me-t-DABNA的分子堆積結構與t-DABNA 高度相似，晶胞參數差異小于2%，確保了發光特性的穩定性。

2. 效率：RISC速率提升3倍

材料的光電性能測試更顯突破價值。在5wt%摻雜的PhCzBCz薄膜中，Me-t-DABNA的延遲熒光壽命（τd）從t-DABNA的170.2μs 大幅縮短至 72.3μs，RISC 速率常數（kRISC）達到 9.8×10? s?1，是母體的3倍；同時，其單線態-三線態能量差（ΔEST）從0.20eV降至0.18eV，為三線態激子向單線態激子的轉化提供了更優能量通道。

“ΔEST的縮小與kRISC的提升，是效率突破的核心，”季華實驗室研究員補充，“MR-TADF材料的發光效率，本質上取決于 RISC 過程 —— 只有讓三線態激子快速轉化為單線態激子并輻射發光，才能減少激子湮滅損失。Me-t-DABNA的kRISC提升，直接將激子利用率從t-DABNA的78.3%提升至84.0%”。此外，Me-t-DABNA的光致發光量子產率（PLQY）達到97.8%，略高于t-DABNA（96.0%），進一步印證了其高效發光潛力。

3. 穩定性：滿足器件制備需求

熱穩定性測試顯示，Me-t-DABNA的5%重量損失溫度（Td）高達416℃，雖低于Ph-t-DABNA（447℃），但遠高于OLED器件熱蒸發制備所需的300℃工藝溫度；同時，材料在氮氣氛圍下連續加熱 10小時后，PLQY衰減不足3%，證明其具備良好的熱穩定性。循環伏安法測試表明，三種材料的HOMO能級均在-5.00eV至-5.03eV之間，LUMO能級在- 2.15eV至-2.22eV之間，能級匹配性良好，可直接兼容現有OLED器件結構。

基于該方案所開發OLED器件性能刷新紀錄：32.48% EQE + 低滾降

為驗證材料的實際應用效果，團隊構建了兩種OLED器件結構：基礎器件（僅摻雜目標發光材料）與敏化器件（引入4TCzBN作為TADF敏化劑）。其中，敏化器件通過 “福斯特能量轉移” 機制，進一步解決MR-TADF材料延遲熒光壽命過長導致的效率滾降問題。

1. 效率突破32%，純藍特性不變

敏化器件測試結果顯示，Me-t-DABNA基器件的最大EQE達到32.48%，較對比基礎器件（25.55%）提升27%，較 t-DABNA敏化器件（29.15%）提升11%；同時，該OLED器件保持 461nm的發射峰值、30nm的FWHM和 (0.137, 0.123) 的CIE坐標，色純度未因效率提升而受損。相比之下，Ph-t-DABNA敏化器件的EQE僅為26.19%，且發射波長紅移至470nm，無法滿足純藍需求。

“這是目前已報道的單硼核MR-TADF純藍器件中的最高EQE之一”該聯合研究團隊的研究人員強調，“更重要的是，我們在效率提升的同時，沒有犧牲色純度 —— 這正是行業長期追求的目標。”

2. 高亮度下效率滾降顯著抑制

效率滾降是制約OLED在大尺寸顯示、照明領域應用的關鍵問題。測試顯示，Me-t-DABNA 敏化器件在100 cd/m2、1000 cd/m2亮度下的EQE分別為 31.05%、25.46%，滾降率僅為22%；而t-DABNA敏化器件在1000 cd/m2下的EQE為27.72%，滾降率達4.9%，Ph-t-DABNA器件滾降率則超過22%。

“滾降抑制的核心在于4TCzBN與Me-t-DABNA的協同作用，”研究員解釋，“4TCzBN的延遲熒光壽命僅3.9μs，可快速收集單線態激子并轉移給Me-t-DABNA，同時Me-t-DABNA自身的高kRISC速率加速三線態轉化，雙重機制減少了激子在高亮度下的湮滅損失。”

3. 穩定性滿足商用需求

器件壽命測試顯示，Me-t-DABNA敏化器件在1000 cd/m2初始亮度下的LT90（亮度衰減至 90% 的時間）達到320小時，較t-DABNA器件（256 時）提升25%；Ph-t-DABNA器件的 LT90雖達461小時，但因色純度問題無法應用。這一壽命水平已接近商用OLED材料的要求，經進一步優化后可滿足終端產品需求。

產業價值凸顯，推動顯示與照明升級

該研究的突破不僅具有重要科學意義，更為 OLED 產業帶來切實的應用價值：

在顯示領域，Me-t-DABNA 材料可直接應用于手機、電視、AR/VR 等產品的 OLED 屏幕，實現更高色域（接近 BT.2020 標準）、更低功耗（效率提升意味著同等亮度下電流降低）、更長壽命。據測算，基于該材料的 OLED屏幕，在相同顯示效果下，功耗可降低 15%-20%，壽命延長 20% 以上。

在照明領域，窄帶純藍發光材料是制備高顯色指數白光 OLED 的關鍵。Me-t-DABNA 的高量子效率與色純度，可與綠光、紅光材料搭配，實現顯色指數（CRI）≥95 的白光照明，滿足醫療、博物館等高端照明需求。

“我們的下一步計劃，是拓展這一取代基策略的普適性，”該團隊研究人員透露，“目前已嘗試在其他 DABNA 衍生物中引入甲基，初步結果顯示同樣能提升效率且不紅移。同時，我們正與企業合作推進材料的量產工藝開發，預計 2-3 年內可實現商業化應用。”

該研究通過 “細微調控” 實現 “重大突破”，為 MR-TADF 材料的分子設計提供了全新范式 —— 無需復雜結構改造，僅通過精準的取代基選擇，即可平衡效率、色純度與穩定性三大核心指標。這一思路不僅適用于藍光材料，更可推廣至綠光、紅光 MR-TADF 材料的優化，有望推動整個 OLED 發光材料體系的性能升級，為我國在顯示產業核心技術領域贏得更大話語權。