Splitting Singlets Solar cell efficiency is limited because light at wavelengths shorter than the cell's absorption threshold does not channel any of its excess energy into the generated electricity. Congreve et al. (p. 334 ) have developed a method to harvest the excess energy in carbon-based absorbers through a process termed “singlet fission.” In this process, high-energy photons propel two current carriers, rather than just one, by populating a singlet state that spontaneously divides into a pair of triplet states. Although it works in a functioning organic solar cell, the efficiency needs improving.

We investigate quenching processes which contribute to the roll-off in quantum efficiency of phosphorescent organic light-emitting diodes (OLED's) at high brightness: triplet-triplet annihilation, energy transfer to charged molecules (polarons), and dissociation of excitons into free charge carriers. The investigated OLED's comprise a host-guest system as emission layer within a state-of-the-art OLED structure---i.e., a five-layer device including doped transport and thin charge carrier and exciton blocking layers. In a red phosphorescent device, $N,{N}^{\ensuremath{'}}$-di(naphthalen-2-yl)- $N,{N}^{\ensuremath{'}}$-diphenyl-benzidine is used as matrix and tris(1-phenylisoquinoline) iridium $[\mathrm{Ir}(\mathrm{piq}{)}_{3}]$ as emitter molecule. This structure is compared to a green phosphorescent OLED with a host-guest system comprising the matrix 4,${4}^{\ensuremath{'}}$,${4}^{\ensuremath{''}}$-tris ($N$-carbazolyl)-triphenylamine and the well-known triplet emitter fac-tris(2-phenylpyridine) iridium $[\mathrm{Ir}(\mathrm{ppy}{)}_{3}]$. The triplet-triplet annihilation is characterized by the rate constant ${k}_{TT}$ which is determined by time-resolved photoluminescence experiments. To investigate triplet-polaron quenching, unipolar devices were prepared. A certain exciton density, created by continuous-wave illumination, is analyzed as a function of current density flowing through the device. This delivers the corresponding rate constant ${k}_{P}$. Field-induced quenching is not observed under typical OLED operation conditions. The experimental data are implemented in an analytical model taking in account both triplet-triplet annihilation and triplet-polaron quenching. It shows that both processes strongly influence the OLED performance. Compared to the red $\mathrm{Ir}(\mathrm{piq}{)}_{3}$ OLED, the green $\mathrm{Ir}(\mathrm{ppy}{)}_{3}$ device shows a stronger efficiency roll-off which is mainly due to a longer phosphorescent lifetime $\ensuremath{\tau}$ and a thinner exciton formation zone $w$.

White organic light-emitting diodes (OLEDs) are ultrathin, large-area light sources made from organic semiconductor materials. Over the past decades, much research has been spent on finding suitable materials to realize highly efficient monochrome and white OLEDs. With their high efficiency, color tunability, and color quality, white OLEDs are emerging as one of the next-generation light sources. In this review, the physics of a variety of device concepts that have been introduced to realize white OLEDs based on both polymer and small-molecule organic materials are discussed. Owing to the fact that about 80% of the internally generated photons are trapped within the thin-film layer structure, a second focus is put on reviewing promising concepts for improved light outcoupling.

Abstract White organic light‐emitting diodes (OLEDs) are highly efficient large‐area light sources that may play an important role in solving the global energy crisis, while also opening novel design possibilities in general lighting applications. Usually, highly efficient white OLEDs are designed by combining three phosphorescent emitters for the colors blue, green, and red. However, this procedure is not ideal as it is difficult to find sufficiently stable blue phosphorescent emitters. Here, a novel approach to meet the demanding power efficiency and device stability requirements is discussed: a triplet harvesting concept for hybrid white OLED, which combines a blue fluorophor with red and green phosphors and is capable of reaching an internal quantum efficiency of 100% if a suitable blue emitter with high‐lying triplet transition is used is introduced. Additionally, this concept paves the way towards an extremely simple white OLED design, using only a single emitter layer.

We show that fluorescent molecules incorporated as ligands in rigid, porous metal–organic frameworks (MOFs) maintain their fluorescence response to a much higher temperature than in molecular crystals. The remarkable high-temperature ligand-based fluorescence, demonstrated here with tetraphenylethylene- and dihydroxyterephthalate-based linkers, is essential for enabling selective and rapid detection of analytes in the gas phase. Both Zn2(TCPE) (TCPE = tetrakis(4-carboxyphenyl)ethylene) and Mg(H2DHBDC) (H2DHBDC2– = 2,5-dihydroxybenzene-1,4-dicarboxylate) function as selective sensors for ammonia at 100 °C, although neither shows NH3 selectivity at room temperature. Variable-temperature diffuse-reflectance infrared spectroscopy, fluorescence spectroscopy, and X-ray crystallography are coupled with density-functional calculations to interrogate the temperature-dependent guest–framework interactions and the preferential analyte binding in each material. These results describe a heretofore unrecognized, yet potentially general property of many rigid, fluorescent MOFs and portend new applications for these materials in selective sensors, with selectivity profiles that can be tuned as a function of temperature.

Advanced MaterialsVolume 19, Issue 21 p. 3672-3676 Communication Harvesting Triplet Excitons from Fluorescent Blue Emitters in White Organic Light-Emitting Diodes† G. Schwartz, G. Schwartz Institut für Angewandte Photophysik, Technische Universität Dresden, George-Bähr-Str. 1, 01069 Dresden (Germany)Search for more papers by this authorM. Pfeiffer, M. Pfeiffer Institut für Angewandte Photophysik, Technische Universität Dresden, George-Bähr-Str. 1, 01069 Dresden (Germany)Search for more papers by this authorS. Reineke, S. Reineke Institut für Angewandte Photophysik, Technische Universität Dresden, George-Bähr-Str. 1, 01069 Dresden (Germany)Search for more papers by this authorK. Walzer, K. Walzer Institut für Angewandte Photophysik, Technische Universität Dresden, George-Bähr-Str. 1, 01069 Dresden (Germany)Search for more papers by this authorK. Leo, K. Leo leo@iapp.de Institut für Angewandte Photophysik, Technische Universität Dresden, George-Bähr-Str. 1, 01069 Dresden (Germany)Search for more papers by this author G. Schwartz, G. Schwartz Institut für Angewandte Photophysik, Technische Universität Dresden, George-Bähr-Str. 1, 01069 Dresden (Germany)Search for more papers by this authorM. Pfeiffer, M. Pfeiffer Institut für Angewandte Photophysik, Technische Universität Dresden, George-Bähr-Str. 1, 01069 Dresden (Germany)Search for more papers by this authorS. Reineke, S. Reineke Institut für Angewandte Photophysik, Technische Universität Dresden, George-Bähr-Str. 1, 01069 Dresden (Germany)Search for more papers by this authorK. Walzer, K. Walzer Institut für Angewandte Photophysik, Technische Universität Dresden, George-Bähr-Str. 1, 01069 Dresden (Germany)Search for more papers by this authorK. Leo, K. Leo leo@iapp.de Institut für Angewandte Photophysik, Technische Universität Dresden, George-Bähr-Str. 1, 01069 Dresden (Germany)Search for more papers by this author First published: 05 November 2007 https://doi.org/10.1002/adma.200700641Citations: 379 † The authors thank Martin Ammann for CV measurements and Sven Murano from Novaled AG, Dresden, for helpful discussions. AboutPDF ToolsRequest permissionExport citationAdd to favoritesTrack citation ShareShare Give accessShare full text accessShare full-text accessPlease review our Terms and Conditions of Use and check box below to share full-text version of article.I have read and accept the Wiley Online Library Terms and Conditions of UseShareable LinkUse the link below to share a full-text version of this article with your friends and colleagues. Learn more.Copy URL Share a linkShare onFacebookTwitterLinked InRedditWechat Abstract A novel concept for white organic light emitting diodes (OLEDs) enabling the utilization of all electrically generated excitons for light generation is introduced. The key feature is a fluorescent blue emitter with high triplet energy, rendering it possible to harvest its triplet excitons by letting them diffuse to an orange phosphorescent iridium complex. Citing Literature Volume19, Issue21November, 2007Pages 3672-3676 RelatedInformation

A spin-flip from a triplet to a singlet excited state, that is, reverse intersystem crossing (RISC), is an attractive route for improving light emission in organic light-emitting diodes, as shown by devices using thermally activated delayed fluorescence (TADF). However, device stability and efficiency roll-off remain challenging issues that originate from a slow RISC rate (kRISC). Here, we report a TADF molecule with multiple donor units that form charge-resonance-type hybrid triplet states leading to a small singlet–triplet energy splitting, large spin–orbit couplings, and a dense manifold of triplet states energetically close to the singlets. The kRISC in our TADF molecule is as fast as 1.5 × 107 s−1, a value some two orders of magnitude higher than typical TADF emitters. Organic light-emitting diodes based on this molecule exhibit good stability (estimated T90 about 600 h for 1,000 cd m−2), high maximum external quantum efficiency (>29.3%) and low efficiency roll-off (<2.3% at 1,000 cd m−2). An organic molecule, 5Cz-TRZ, with multiple donor units supports fast reverse intersystem crossing, allowing fabrication of high-performance organic light-emitting diodes.

Researchers have spared no effort to design new thermally activated delayed fluorescence (TADF) emitters for high-efficiency organic light-emitting diodes (OLEDs). However, efficient long-wavelength TADF emitters are rarely reported. Herein, a red TADF emitter, TPA-PZCN, is reported, which possesses a high photoluminescence quantum yield (ΦPL ) of 97% and a small singlet-triplet splitting (ΔEST ) of 0.13 eV. Based on the superior properties of TPA-PZCN, red, deep-red, and near-infrared (NIR) OLEDs are fabricated by utilizing different device structure strategies. The red devices obtain a remarkable maximum external quantum efficiency (EQE) of 27.4% and an electroluminescence (EL) peak at 628 nm with Commission Internationale de L'Eclairage (CIE) coordinates of (0.65, 0.35), which represents the best result with a peak wavelength longer than 600 nm among those of the reported red TADF devices. Furthermore, an exciplex-forming cohost strategy is adopted. The devices achieve a record EQE of 28.1% and a deep-red EL peak at 648 nm with the CIE coordinates of (0.66, 0.34). Last, nondoped devices exhibit 5.3% EQE and an NIR EL peak at 680 nm with the CIE coordinates of (0.69, 0.30).

The development of organic materials displaying ultralong room-temperature phosphorescence (URTP) is a material design-rich research field with growing interest recently, as the luminescence characteristics have started to become interesting for applications. However, the development of systems performing under aerated conditions remains a formidable challenge. Furthermore, in the vast majority of molecular examples, the respective absorption bands of the compounds are in the near ultraviolet (UV) range, which makes UV excitation sources necessary. Herein, the synthesis and detailed analysis of new luminescent organic metal-free materials displaying, in addition to conventional fluorescence, phosphorescence with lifetimes up to 700 ms and tailored redshifted absorption bands, allowing for deep blue excitation, are reported. For the most promising targets, their application is demonstrated in the form of organic programmable tags that have been recently developed. These tags make use of reversible activation and deactivation of the URTP by toggling between the presence and absence of molecular oxygen. In this case, the activation can be achieved with visible light excitation, which greatly increases the use case scenarios by making UV sources obsolete.