清华大学付红岩、深圳大学杨楚罗等联合AM:双激基复合物白光 OLED 实现自然品质照明与光数据传输

第一作者：Wei He、Haoyu Huang（共同第一作者）

通讯作者：付红岩、康飞宇、杨楚罗、韦国丹

单位：清华大学深圳国际研究生院材料研究院；清华大学深圳国际研究生院；美国伊利诺伊大学厄巴纳 - 香槟分校格拉 inger 工程学院；上海大学碳中和创新研究院、催化化学国际联合实验室、理学院；深圳大学材料科学与工程学院、深圳市高分子科学与技术重点实验室

摘要

高质量有机固态照明与高速光无线通信的融合，为下一代光电子器件提供了创新路径。本研究报道了一种结构简化的白色有机发光二极管（WOLED），通过独特的双激基复合物结构，实现了自然光品质照明与可见光通信（VLC）的无缝集成。该设计的核心是多功能有机层 PPCzTrz，其在两个不同界面分别充当电子给体和受体，构建互补的电荷传输路径，并实现电压控制的激子复合区动态偏移。这种空间重分布平衡了蓝色和绿色激基复合物发射，同时福斯特共振能量转移（FRET）将能量依次传递至精准定位的绿色、橙色和红色磷光超薄层。多路径激子管理策略确保了400-700 nm 光谱稳定的白光发射，创下 97 的高显色指数（CRI），峰值外量子效率达 27.0%，功率效率为 85.8 lm W⁻¹。该器件同时支持 14.0 Mbps 的高速 VLC 数据传输，为高质量照明与光数据传输需求提供了可扩展、高能效的平台，为智能照明系统和全有机集成光电子学铺平了道路。

文章亮点：

1.双激基复合物创新设计，简化器件结构：提出单 PPCzTrz 层构建双激基复合物的策略，该层与 TCTA、B4PymPm 分别形成两个界面激子复合区，实现电压调控的复合区动态偏移，无需复杂多组分发光混合物，简化了器件制备流程，提升了可重复性。

2.光性能全面突破，照明品质优异：通过激子复合区调控与超薄磷光层（PUEMLs）的能量转移协同，实现 97 的超高显色指数，覆盖全可见光波段；峰值外量子效率 27.0%、功率效率 85.8 lm W⁻¹，亮度最高达 16950 cd m⁻²，综合性能优于多数现有 WOLED，满足自然品质照明需求。

3.照明 - 通信一体化，功能多元：同一器件兼具高性能照明与高速 VLC 功能，采用硅光电倍增管（SiPM）接收时数据速率达 14.0 Mbps，误码率（BER）低于 7% 开销硬判决前向纠错（HD-FEC）阈值；替换为有机光电探测器（OPD）后仍实现 600 kbps 稳定传输，验证了全有机光通信系统的可行性。

4.激子动力学优化，稳定性优异：通过扩散 - 湮灭耦合发射模型（DACEM）揭示激子传输与复合机制，双激基复合物结构分散激子密度，抑制三重态 - 三重态湮灭（TTA），降低效率滚降；器件光谱在宽亮度范围内保持稳定，仅在极高亮度下出现轻微蓝移，满足实际应用中的性能一致性需求。

W. He, H. Huang, J. Miao, C. Yu, H. Fu, F. Kang, C. Yang, G. Wei, K.-N. Tong, K. Shi, Z. Ye, C. Wu, H. Huang, Dual-Exciplex White OLEDs for Natural-Quality Lighting and Optical Data Transmission, Adv. Mater., 2025,

原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202519228.