純有機電致室溫磷光材料與器件研究進展

李夢珂， 陳子健， 邱偉棟， 蘇仕健

（華南理工大學材料科學與工程學院 發光材料與器件國家重點實驗室， 廣東 廣州 510641）

1 引 言

能夠有效利用長壽命三線態激子的純有機磷光材料在有機發光二極管（OLED）、自旋電子學、生物成像等領域都已經得到了廣泛的研究。其中，有機發光二極管作為新一代發光顯示器件，具有全固態、自發光、廣視角、快響應、輕薄柔性等優點，備受學術界和產業界關注。按照自旋統計學規律，電致情況下電荷注入后復合將產生25%的單線態激子和75%的三線態激子。因此，開發能夠有效利用三線態激子的高性能有機發光材料，以實現100%的電致激發態的利用一直是OLED領域的關鍵科學問題。1998年，基于重金屬鋨和鉑的磷光配合物利用增強的自旋-軌道耦合（SOC）作用實現了磷光主導的OLED器件，為有機電致發光中三線態激子的直接利用提供了思路[1-2]。

純有機材料由于單線態和三線態之間理論上的自旋禁阻特性，使得三線態激子的輻射速率慢、激子壽命長，容易通過分子運動產生非輻射耗散，或被多種猝滅因子（水、氧等）猝滅。通常，強的分子間相互作用通過限制分子內和分子間運動，有利于穩定長壽命的三線態激子，從而實現有效的磷光發射[3-4]。目前，利用具有強相互作用的剛性環境抑制非輻射失活是實現高效純有機RTP體系的研究熱點和主要途徑。近年來，已開發的高效純有機RTP 材料體系主要包括小分子晶體[5-7]、主客體共晶[8-9]、大環超分子框架[10]、聚合物薄膜[11-12]等，多應用于安全防偽及生物成像等領域。研究人員對于純有機RTP 材料的相關研究集中于晶體及剛性主客體體系，依賴于高度有序的晶體結構及強烈的分子間相互作用對非輻射失活的抑制[13-16]。因此，已有的純有機RTP材料的研究中，能夠有效應用在電致發光領域的相對較少。盡管如此，由于無重金屬元素依賴的純有機室溫磷光材料具有低成本、低毒性、分子設計多樣性以及潛在的高效率等特性，在有機電致發光領域表現出較大的應用潛力。目前，學術界已有一些基于純有機RTP材料的電致發光器件的初步探索，并取得了一定的成果。本綜述從分子結構設計的角度討論應用于電致發光器件的純有機室溫磷光材料，總結其電致發光性能及研究進展，并對其應用前景進行展望。

2 純有機室溫磷光材料的光物理過程

源于三線態的純有機室溫磷光的產生主要涉及兩個關鍵性的光物理過程：系間竄越（ISC）和磷光輻射過程。決定有機材料中磷光性能的兩個關鍵參數是磷光量子效率（?P）和磷光壽命（τP）。?P和τP取決于單線態激子向三線態激子的系間竄越效率?ISC、磷光輻射速率kP、以及磷光非輻射速率knr，具體可以表示為：

由此，實現高效的磷光發射需要實現高的系間竄越效率，以及快速的磷光輻射速率和抑制的非輻射速率（kP>knr）。對于電致發光而言，電子和空穴重組直接產生75%的三線態激子，因此，對三線態激子輻射躍遷的有效利用是實現高效電致磷光的關鍵。而純有機材料的磷光輻射發生在自旋多重度不相同的電子態間，使得三線態激子具有長壽命的特征，在構筑器件所需的無定形薄膜狀態下極易發生非輻射失活。因此，盡可能地實現增強的自旋-軌道耦合，從而實現快速的系間竄越和磷光輻射，抑制三線態激子的多種非輻射失活過程，是實現高效RTP的關鍵[17-18]。目前，研究人員已采取了一系列有效的分子設計策略來實現增強的SOC效應[19-21]。根據不同多重度的電子態間的自旋-軌道耦合矩陣元，如單線態（Sn）-三線態（Tm）間的自旋-軌道耦合矩陣元（其中，Z為原子序數），利用重原子效應實現增強的自旋-軌道耦合作用，進而促進單線態激發態到三線態激發態的系間竄越以及三線態激發態到基態的輻射躍遷過程，是實現高磷光量子效率，進一步實現其在高效電致發光器件上應用的有效途徑。

3 硫族元素在純有機電致室溫磷光材料中的應用

目前，基于純有機室溫磷光材料的電致發光器件的應用探索中，研究較多且性能最好的是含有ⅥA族非金屬元素硫、硒的結構。相對于傳統純有機電致發光材料中的碳、氫、氧、氮等元素，硫族元素具有較大的相對原子質量，利用其重原子效應能夠有效地促進單三線態之間的SOC；同時，其外圍孤對電子軌道可以在躍遷過程中引入不同的軌道成分，根據EL-Sayed規則，可以有效促進具有不同多重度的電子態間的自旋翻轉[22-23]。與重原子鹵素相比，硫族元素能夠通過引入芳香雜環來更好地參與共軛，從而更加有效地促進系間竄越和磷光輻射過程，實現高的電致發光性能。近年來，有一些含硫、硒的芳香雜環材料已經被成功應用于純有機電致磷光二極管中。

3.1 含硫原子的純有機電致室溫磷光材料

硫原子具有[Ne]3s23p4的外圍電子排布，同時，成鍵后有兩對孤對電子，可以有效提高分子激發態的n-π*躍遷成分，滿足EL-Sayed規則實現自旋翻轉。另一方面，硫原子較大的原子半徑使得含硫雜環一般具有較為扭轉的結構，對于通過自旋-振動耦合增強SOC有重要的促進作用[24-26]。2013年，Lupton等通過引入酚嗪-噻吩基團增強分子的自旋-軌道耦合，首次在室溫下觀測到長壽命的純有機電致磷光發光[27]。雖然器件效率非常低且電致光譜中的磷光成分較少，但是該工作為低成本磷光OLED器件提供了新的可能性。隨后，Lupton等繼續研究了噻吩連接位點的同分異構效應對磷光發光性能的影響[28]。電子自旋共振和理論計算表明，噻吩基團的不同共軛會影響自旋密度分布以及高能n-π*態的耦合，從而影響三線態激子的輻射以及非輻射躍遷。該類結構mT-3DT?PZ、 hexT-5DTPZ、 hexT-3DTPZ（圖 1）等由于較低的器件性能，作者僅對其電致發光光譜進行了表征，證實了存在三線態的直接輻射躍遷。2013年，Ceroni等報道了含多個硫原子的苯硫醚化合物hex-mPTPh（圖1），在固態下，由于分子間的C—H…π相互作用，硫醚鍵運動被抑制，粉末呈現出非常高的磷光量子效率80%[29]。然而，將該材料作為發光客體制備的溶液加工電致發光器件，由于在無定形薄膜中非常低的發光量子產率，磷光器件效率僅為0.1%（0.5 cd/A）。利用分子構象對于激發態性質的重要影響，Bryce等通過甲基位阻單元調控吩噻嗪-二苯甲酮的扭轉角來調控光物理特性[30]。其中，平面的電荷轉移分子OPM表現出RTP主導的發光，而扭轉電荷轉移分子OMP顯示熱活化延遲熒光（TADF）性質的發射（圖1）。相比于TADF的電致發光器件，基于OPM的磷光OLED器件效率較低，最大外量子效率僅0.6%。通過將咔唑單元和硫族元素（Q、S、Se）與中心苯核相連接，Wang等開發了基于星形結構的有機磷光材料，在摻雜膜和純膜狀態下均表現出長壽命的磷光發射[31]。其中，引入硫原子的材料CzS（圖1）在純膜中實現了相對最高的磷光量子效率5.0%及最長的壽命356 ms?；贑zS的溶液加工OLED器件，通過調節熒光和磷光的雙發射，實現了單分子白光，CIE坐標（0.36，0.38），器件最大外量子效率為0.12%。因此，雖然含硫原子的材料可以實現在固態下較高的光致發光量子產率（PLQY），但是，在無定形薄膜狀態下，由于強非輻射躍遷，實現高磷光量子產率仍然是實現高效電致磷光器件的主要障礙。

圖1 應用于電致發光器件的含硫雜環純有機室溫磷光分子結構Fig.1 Purely organic RTP molecular structures containing sulfur heterocycles for electroluminescent devices

2019年，Wang等開發了基于吩噻嗪-萘基的化合物DPTZN（圖1），其在晶體中顯示出室溫磷光發射特性[32]。當和N型三嗪-咪唑化合物TRZBIM共混時，磷光效率相比于單組分體系有顯著提高，量子效率達到了38%，基于10% DPTZN∶TRZ-BIM共混薄膜的OLED器件最大外量子效率達到11.5%。然而，其共混促進磷光的原因仍需進一步探索。除了利用硫的重原子效應外，為進一步增強自旋-軌道耦合，最近，Su等設計了一種具有“柔性”和扭曲結構的噻蒽-嘧啶基有機化合物mTEPm（圖1），其柔性的分子骨架具有較強的激發態構象弛豫和分子振動，對自旋-振動耦合具有重要的促進作用[33]。在無定形非摻雜薄膜下，該化合物表現出快速的系間竄越過程和較高的磷光輻射躍遷速率（1.1×103s-1），最終實現了非摻雜的純有機磷光電致發光器件，且最大外量子效率可以達到7.98%，是目前基于非摻雜純有機電致磷光器件的最高性能。不同于一般TADF或者RTP的扭轉給-受體結構的分子設計，Su等進一步通過將多個硫原子引入異構化的多環芳烴并五苯和戊芬中，開發了一組新型高效的硫雜環稠環化合物 bTEoCN、bTENCO和 bTEpCN（圖 1），并提出了一種高效率且發光機理可調控的熱活化延遲熒光和室溫磷光OLED的分子設計概念[34]。其中，bTEoCN實現了室溫磷光主導的光致和電致發光，相應器件的EQE可以達到8.7%，證明了含硫雜環材料體系在構筑高效OLED器件中的潛力。同時，其在實現純有機電致磷光器件方面也展示出較大的優勢。

3.2 含硒原子的純有機電致室溫磷光材料

相對于硫原子而言，硒原子具有更高階的外圍電子軌道（[Ar]3d104s24p4），在躍遷過程中能夠利用外圍軌道的參與更有效地促進自旋翻轉。目前，基于含硒雜環的電致RTP材料的研究取得了較大的進展。其中，吩硒嗪是一種具有室溫磷光特性的含硒的氮雜環單元，其衍生物的電致發光性能受到廣泛關注。2019年，Lee等首次報道了含有吩硒嗪單元的電致發光材料[35]。以吩硒嗪作為給體、三苯基三嗪作為受體的材料PSeZTRZ（圖2）在光致發光條件下表現出同時具有TADF和RTP發光性質的雙構象發光，然而在OLED器件中其電致發光主要表現為TADF機理。2020年，他們進一步通過引入兩個吩硒嗪單元，獲得了一系列含硒的有機電致發光材料PSe1、PSe2和PSe3（圖2），并實現了磷光主導的電致發光器件[36]。不僅通過吩硒嗪單元中硒原子的引入提供重原子效應，同時激發態下硒原子的pz軌道到苯環π軌道的躍遷也可以產生軌道角動量的變化從而協同促進自旋-軌道耦合。因此，這些材料在非晶態的摻雜薄膜下均表現出磷光發射，磷光量子效率高達35%，磷光壽命為700 μs。以PSe1作為發光客體的摻雜OLED器件表現出10.7%的最大外量子效率，這是首次報道器件外量子效率超過10%的純有機電致室溫磷光材料。之后，Lee等還研究了苯基吩硒嗪PhSe上的不同取代基（苯基、甲基、叔丁基）對磷光性能的影響[37]。其中，甲基以及叔丁基取代的mPhSe和BuPhSe（圖2）由于烷基鏈的空間位阻能夠有效抑制三線態激子的聚集猝滅效應（ACQ），從而實現了33.9%和34.0%的PLQY。在OLED器件中，BuPhSe實現了9%的最大外量子效率，同時由于抑制的ACQ，在較高摻雜濃度下仍有相對好的效率滾降。在此基礎上，Lee等基于mPhSe進行修飾，在吩硒嗪上進一步引入了9位取代的苯基咔唑作為第二發色團合成了PSe3Cz分子[38]。該化合物中，吩硒嗪單元可以有效地促進自旋-軌道耦合；同時，第二發色團苯基咔唑的引入能夠進一步提升發光效率，從而在薄膜狀態下實現了50.2%的高PLQY，磷光壽命為820 μs。相應的電致磷光OLED器件在540 nm處實現了13.2%的最大外量子效率。除了作為發光客體，Lee等在吩硒嗪單元上引入咔唑基團獲得了 PSeZ9Cz（圖 2）[39]。研究表明，PSeZ9Cz能夠實現較高的激子利用率，將其作為發光客體制備的室溫磷光OLED器件實現了11.4%的最大外量子效率。進一步將其作為敏化劑，他們研究了通過室溫磷光材料敏化傳統熒光材料的電致發光器件。通過室溫磷光敏化劑來有效利用三線態激子并通過能量轉移到傳統熒光客體中實現高效熒光。他們在摻雜10%的室溫磷光敏化劑PSZ9Cz和0.8%的傳統熒光客體TBRb的敏化器件中，成功實現了最大外量子效率8.1%的高效傳統熒光OLED器件。

除了只含有給體單元的分子設計策略以外，基于吩硒嗪衍生物的給-受體（D-A）型純有機磷光分子結構也有報道。2020年，Lee等通過引入含有n電子的苯甲?；荏w合成了PSeBZ（圖2）[40]。然而，這種D-A型分子設計策略也促進了反向系間竄越（RISC）過程，導致TADF和RTP雙發射。在摻雜OLED器件中，PSeBZ實現了5.7%的最大外量子效率，在較低的驅動電壓下，560 nm的磷光發射是電致發光的主要成分；隨著驅動電壓的升高，較高的電流密度導致嚴重的三線態激子-三線態激子湮滅（TTA），電致發光光譜向TADF成分藍移，存在光譜不穩定問題。此外，利用TADF材料雙[4-(9,9-二甲基-9,10-二氫吖啶)苯基]硫砜（DMAC-DPS）作為敏化劑，他們還研究了雙苯甲?；〈姆晕貉苌颬SeBBZ（圖2）的電致發光性能[41]。研究發現，引入具有高三線態的TADF材料DMAC-DPS作為敏化劑，利用從DMAC-DPS到PSeBBZ的能量轉移過程能夠有效增加激子利用率并且抑制三線態激子猝滅，從而實現高磷光效率。通過TADF敏化劑的加入，基于PSeBBZ的OLED器件的最大外量子效率從4.1%提高到7.2%，最大發光亮度從236.7 cd/m2增加到了967.3 cd/m2。除了苯甲?；荏w，Take?da等也通過將吩硒嗪給體與吩嗪受體相結合，研究了具有D-A-D型結構的化合物PSeZ-DBPHZPSeZ的光電性能[42]。同樣地，由于扭轉結構帶來的RISC過程增加，其光致和電致發光光譜均表現出熒光磷光雙發射，相應器件的最大外量子效率為4.35%。

圖2 應用于電致發光器件的含硒雜環的純有機室溫磷光分子結構Fig.2 Purely organic RTP molecular structures containing selenium heterocycles for electroluminescent devices

除了目前研究較多的吩硒嗪衍生物以外，其他含有硒原子的結構單元也被用于構筑電致磷光材料。例如，Huang等通過引入硒吩單元與羰基受體連接，合成了D-A型發光材料PhCz-Se（圖2）[43]。在晶體條件下，表現出438 nm的熒光和590 nm的磷光雙發射。基于熒光磷光雙發射的光物理特性，其相應的OLED器件在4 V的驅動電壓下得到了CIE色坐標為（0.30，0.29）的冷白光發射，器件的最大外量子效率為1.56%。但是，同樣由于長的磷光壽命113.1 μs，器件在高電壓下存在嚴重的TTA，導致明顯的光譜不穩定問題。Wang等以硒雜蒽酮為電子受體單元，與咔唑電子給體單元結合，利用硒原子的重原子效應與含n軌道羰基的協同作用，構建了D-A型RTP分子CzSe（圖 2）[44]。在 1% 的聚甲基丙烯酸甲酯（PM?MA）的摻雜薄膜中，該化合物表現出峰值為462 nm的室溫磷光發射，PLQY為31.2%，磷光壽命為360.1 μs。由于咔唑與硒雜蒽酮間相對小的扭轉角，CzSe分子具有較大的單三線態能級差，且三線態表現為局域態的發光。在以3,3-二(咔唑基)聯苯（mCBP）作為主體的摻雜器件中，CzSe實現了最大外量子效率為8.9%的藍光電致磷光。

4 含有其他雜原子的純有機電致室溫磷光材料

盡管目前研究較多且性能較好的電致室溫磷光材料是基于含硫、硒原子的結構，除此之外，也有一些基于其他雜原子的有機電致磷光材料的研究和應用探索（圖3）。鹵族元素由于相對大的原子質量，也被用于構建有效的純有機磷光材料[45]。2016年，Anzenbacher等開發了基于溶液加工的有機電致磷光材料A1（圖3），通過引入重原子溴和磷，該化合物的電致發光光譜顯示明顯的磷光主導的發射，然而器件的效率較低，最大外量子效率僅為0.25%[46]。He等將溴原子引入聚苯乙烯類結構中，同樣開發了基于溶液加工的電致磷光材料 Br-PPV-CHO（圖 3）[47]。該化合物在 PVK 摻雜薄膜中的PLQY為12.2%，然而當將其用于電致發光器件時，器件效率仍然較低，最大亮度僅194 cd/m2。同樣利用溴的重原子效應，2019年，Lee等利用溴原子修飾的27PNDO作為發光客體，同時利用溴原子修飾的化合物27QNX（圖3）作為輔助主體，1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯（TP?Bi）作為常用主體，所制備的OLED器件實現了磷光主導的發射[48]。研究發現，當將27PNDO摻雜進單獨的TPBi主體中時，沒有檢測到磷光發射，主要是由于TPBi無法提供一個剛性的環境，使客體分子易非輻射失活。而理論計算表明，輔助主體27QNX除了提供外部重原子效應外，還能與客體分子形成緊密的π-π堆積，進而抑制三線態激子的非輻射損失，實現有效的磷光發射。同時，由于27PNDO和27QNX較強的平面性，其雙組分薄膜極易結晶，因此需要摻雜在常用主體TPBi中抑制結晶，提高成膜性。然而，由于該三元發光層較差的空穴注入和傳輸特性，器件的最大外量子效率僅為0.11%。2020年，Kim等通過將三氟甲基和溴原子引入二苯基芴，利用增強的SOC效應和抑制的非輻射失活，開發了純有機磷光材料BrP?FL-TFK（圖3）[49]。將其摻雜在無定形態的聚合物主體中時，可以實現24%的磷光量子效率。同時，作者探究了將其摻雜在不同主體材料中的磷光性能，當摻雜在 1,3-二(咔唑-9-基)苯（mCP）和 3,3” -二(9H-咔唑-9-基)-1,1” -聯苯（CBP）中時，由于激基復合物的形成，無法實現單一的磷光發射；當使用PPT作為主體材料時，由于其較深的HOMO能級和較淺的LUMO能級，無法與客體分子形成激基復合物，從而其相應的電致發光器件實現了單一的磷光發射，且實現了2.5%的最大外量子效率。然而，由于其毫秒級的長三線態激子壽命，該器件面臨嚴重的效率滾降。由此可見，雖然溴重原子的引入有利于通過強的自旋-軌道耦合促進有機材料中三線態激子的直接輻射躍遷，然而溴原子的引入一般也會導致材料的穩定性較差且光致發光量子效率降低。因此，含溴原子的純有機材料在電致發光器件上的應用效果并不理想，器件效率遠低于含硫、硒原子的純有機材料。此外，目前也有一些利用磷原子的重原子效應增強RTP性能的報道，大多集中于晶體和主客體體系中。由于磷原子的穩定性較差，其在電致發光器件中的應用報道相對較少。其中，2020年，Zhu等報道了基于手性分子的純有機電致室溫磷光材料BI?NAP（圖3），磷原子上的孤對電子和大的原子序數使得BINAP同時具有藍綠光的熒光發射和深紅光的磷光發射[50]。同時作者研究發現，外消旋的BINAP具有比左旋和右旋BINAP更好的磷光性能，主要是由于外消旋的BINAP晶體中，R-BI?NAP和S-BINAP交叉排列，顯著降低了雙分子的猝滅通道（TTA等），從而實現了對非輻射失活的抑制。基于外消旋的BINAP，其電致發光器件實現了比光致發光下更平衡的熒光和磷光強度，從而實現了單分子白光發射，器件最大外量子效率1.6%。該工作也證明了純有機磷光材料在實現單分子白光方面具有一定的潛力。

圖3 應用于電致發光器件的含溴、磷、氮、氧等雜原子的純有機室溫磷光材料。Fig.3 Purely organic RTP molecular structures containing bromine， phosphorus， nitrogen and oxygen heteroatoms for electrolu?minescent devices.

此外，根據EL-Sayed規則，具有不同躍遷成分的軌道之間更容易發生電子自旋的翻轉，通過引入具有n-π*躍遷特性的氮、氧等雜原子的RTP材料也有相關報道。2019年，Zhang等通過在雙咔唑化合物上引入二苯甲酮和二苯基砜類取代基，設計了一系列具有聚集誘導磷光特性的化合物BCZ1-4（圖3），該系列材料顯示出雙磷光發射的特性，在固態下的磷光量子效率高達64%[51]。利用其聚集誘導發光特性，將該系列材料作為單發光層制備的非摻雜OLED器件實現了相對較小的效率滾降。其中，基于BCZ1化合物的OLED器件實現了5.8%的最大外量子效率，超過了純熒光OLED器件的理論極限（表1）。而重原子溴修飾的化合物BCZ3由于較低的發光效率，并未探索其電致發光性能。2021年，An等利用雙發射特性基于二苯甲酮受體報道了一種具有TADF和RTP特性的D-π-A-π-D型化合物NP2BP（圖3），該化合物在PMMA摻雜薄膜中表現出TADF特性，在固態中呈現藍光TADF和橙光RTP雙發射[52]。相應地，以NP2BP作為單發光層的非摻雜OLED器件呈現出近白光發射，CIE坐標為（0.23,0.32），最大外量子效率為1.09%。2021年，Wang等基于氧原子橋接的D-O-A結構，開發了一種高效RTP聚合物P(DMPAc-OTPTrz)（圖3）[53]。與傳統的D-A結構相比，在給體和受體之間插入氧原子一方面可以減少空穴-電子軌道重疊以抑制電荷轉移熒光，另一方面還可以增強SOC效應以促進ISC和磷光輻射通道。因此，在光致激發下可以觀察到明顯的RTP發射?；谠揇-O-A結構的聚合物發光二極管（PLEDs）顯示磷光主導的電致發光，且實現了高達9.7%的外量子效率，為基于純有機RTP聚合物的PLEDs的發展提供了重要參考。

表1 典型純有機室溫磷光材料在薄膜狀態下的光物理性質參數及器件性能（EQE > 5%）Tab.1 Photophysical properties in film state and device per?formance of typical purely organic RTP materials（EQE>5%）

5 總結與展望

目前國內外針對基于純有機室溫磷光材料的電致發光器件已取得了初步的研究成果，揭示了基于純有機RTP材料的開發有可能實現高效的電致發光器件。然而，隨著研究的不斷深入，目前的這些探索在展示了純有機RTP材料作為低成本、高效率OLED 發光材料的潛力的同時，也揭示了其仍然面臨著各種技術問題和挑戰，仍需要在這些方面進行進一步的研究探索以實現可在顯示和照明領域商業化應用的 OLED。主要包括以下關鍵挑戰：一方面，目前大多數高效的純有機磷光材料體系均需借助于晶體密堆積等剛性的環境，其在無定形薄膜狀態下面臨嚴重的非輻射損失，導致薄膜中的磷光量子效率較低。盡管一些材料嘗試了在有機電致發光上的應用，然而器件效率有待進一步提升，且真正參與輻射躍遷的磷光成分仍然較少。另一方面，器件的穩定性問題也有待解決，伴隨著有機材料中三線態激子的長壽命特征，器件性能也表現出一些明顯的缺陷，主要包括由于長壽命三線態激子的猝滅而導致的效率隨電流大幅度下降，以及高電流密度下三線態激子的發光成分猝滅而導致的電致發光光譜不穩定等。因此，在構筑器件所需的無定形薄膜狀態下實現高效的純有機磷光發射仍然十分困難，如何實現該類體系中的三線態激子在OLED中的高效利用仍是一個亟待解決的難題，需要進一步從材料設計、器件結構等方面進行優化。從材料設計方面，引入具有強自旋-軌道耦合效應的結構單元，提高系間竄越效率以增加三線態激子成分；同時縮短三線態激子的壽命，避免發生嚴重的三線態激子猝滅及多種非輻射失活，實現高磷光量子效率；從目前發展的有機磷光體系來看，硫族元素的引入在實現高效磷光OLED方面顯示出較大的優勢和應用前景。從器件結構方面，選擇能級匹配的界面功能層，深入認識主體材料與磷光客體的相互作用機理，開發能夠實現高三線態激子利用率的高性能器件結構。通過進一步的高效有機磷光材料的開發以及高性能器件結構的優化，有望基于純有機室溫磷光材料發展實用化的低成本、高效率電致發光器件。