エキシプレックス共ホストによる高性能有機EL（フロンティア論文編）
High-Performance OLEDs with Exciplex Co-Hosts – Frontier Study
日本語版
1. なぜ「エキシプレックス共ホスト」が注目されるのか？
近年のフロンティア研究として、Nie らによる
“Premixed Exciplex Co-Host for Constructing High-Performance Organic Light-Emitting Diodes”
（Advanced Functional Materials）があります。
この研究では、有機ELの発光層に
- エキシプレックスを形成する2種類の分子を、あらかじめ一定比で混合した「共ホスト」として用い、
- その中にリン光エミッタ Ir(ppy)(_3) などをドープする
というコンセプトが提案されています。
従来のエキシプレックス型デバイスでは、
- ドナー、アクセプター、エミッタの3〜4種類を別々の蒸着源から同時に成膜する必要があり、
- 製造条件の最適化や再現性の確保が難しい
という課題がありました。
Nieらの手法では、事前に均一に混ざったエキシプレックス共ホストを一つのソースとして蒸着できるため、
- 成膜レシピの簡素化
- 組成の再現性向上
- 工業プロセスへのスケールアップのしやすさ
といった実用上のメリットが得られます。
2. デバイス性能とTADF的な振る舞い
このエキシプレックス共ホストは、TADF的な性質とバランスの良いキャリア輸送特性を持ちます。
論文中では、
- 最大輝度： 250,000 cd/m² を超える高輝度駆動
- 最大外部量子効率（EQE）： 約 21.9%
- 10,000 cd/m² における効率ロールオフ： 約 4.6% と小さい
- 10 mA/cm² 駆動時の寿命（LT95）： 約 165 h
といった、明るさ・効率・寿命のバランスに優れた結果が報告されています。
さらに、多重共鳴型TADF（MR-TADF）エミッタを共ドープすることで、性能を一段と高められることも示され、エキシプレックス共ホストが産業応用に十分なポテンシャルを持つことが強調されています。
3. 一般向けまとめ（日本語）
- エキシプレックス共ホストは、「よく混ざったペア分子のベース」の上にエミッタを乗せるイメージで、作りやすく安定な有機ELを目指すアプローチです。
- TADF的な性質のおかげで、高輝度で動かしても効率があまり落ちないという利点があります。
- このような研究は、将来の「より明るく・長持ちで・省エネなディスプレイや照明」につながると期待されています。
English Version
1. Why Exciplex Co-Hosts Matter
A recent frontier study by Nie et al.,
“Premixed Exciplex Co-Host for Constructing High-Performance Organic Light-Emitting Diodes” (Advanced Functional Materials),
proposes a premixed exciplex co-host for OLED emitting layers.
Key ideas:
- Two molecules that form an exciplex are premixed at a fixed ratio to act as a co-host.
- A phosphorescent emitter such as Ir(ppy)(_3) is doped into this premixed co-host.
- The premixed material is evaporated from a single crucible, simplifying the fabrication process.
This approach addresses a practical challenge of traditional exciplex-based devices, which require co-evaporation of three or four components from separate sources, making process control difficult for large-scale manufacturing.
2. Device Performance and TADF Features
The premixed exciplex co-host exhibits:
- TADF-like behavior, with a fast reverse intersystem crossing (RISC) rate
- Balanced carrier mobility for electrons and holes
As a result, devices show:
- Maximum luminance exceeding 250,000 cd/m²
- Maximum external quantum efficiency of about 21.9%
- Only ~4.6% efficiency roll-off at 10,000 cd/m²
- An operational lifetime (LT(_{95})) of about 165 h at 10 mA/cm²
Further performance improvement is achieved by co-doping a multiple-resonance TADF (MR-TADF) emitter, indicating strong potential for real-world industrial applications.
3. Take-Home Messages (English)
- Premixed exciplex co-hosts are a promising route to simplify OLED fabrication while maintaining high performance.
- Their TADF-like nature helps maintain high efficiency even at high brightness.
- Such studies pave the way toward brighter, longer-lasting, and more energy-efficient OLED displays and lighting.
References / 文献
- Nie, Y. F.; Jiang, C.; Cao, C.; Liang, B. Y.; Zhuang, X. M.; Bi, H.; Wang, Y.
Premixed Exciplex Co-Host for Constructing High-Performance Organic Light-Emitting Diodes.
Advanced Functional Materials. (Article on exciplex co-hosts with high efficiency and low roll-off in OLEDs.)
