面向超高清顯示(UHD)技術的核心需求,紅、綠、藍窄譜帶發光材料的研發已成逐漸成為OLED領域的研究熱點。傳統熒光材料由于局部激發態(1LE)的展寬效應,其半峰寬(FWHM)通常大于40 nm;而磷光材料則因配體-配體三重態電荷轉移態(3LLCT)或配體-金屬中心三重態電荷轉移態(3MLCT)的電荷轉移機制導致光譜展寬,難以滿足UHD技術對高色純度的嚴苛要求。基于硼/氮摻雜多環芳烴(B/N-PAHs)的多重共振熱活化延遲熒光材料(MR-TADF),通過MR效應和剛性分子結構顯著降低了材料的FWHM,展現出作為未來OLED材料的巨大潛力。然而,其剛性平面結構顯著提高了單重態-三重態能隙(ΔEST),從而大幅衰減了反向系間竄越(RISC)速率,限制了器件效率的進一步提升。
近期,中國科學院寧波材料技術與工程研究所有機光電材料與器件團隊葛子義研究員、李偉副研究員,聯合華南理工大學蘇仕健教授提出一種分子設計策略,將剛性 9,9'-螺雙[芴](SF)單元全部或部分整合到B/N-分子內電荷轉移(MR)發光核心中(圖1),成功開發了含螺芴的MR-TADF材料體系SF-BN1、SF-BN2、SF-BN3 和 SF-BN4,它們具有高色純度和高效率的特性。對于完全嵌入 B/N-MR 核心的發光體SF-BN1和SF-BN2,SF中的sp3雜化碳(tan)原子將(jiang)每個(ge)(ge)分(fen)子分(fen)成對稱的(de)(de)(de)部分(fen),形成兩個(ge)(ge)獨立且(qie)剛性(xing)的(de)(de)(de)B/N-MR 發(fa)光(guang)(guang)中心。這阻(zu)礙了共軛(e)結構,降低了共軛(e)長度,發(fa)射出(chu)深藍光(guang)(guang),并通過多通道輻(fu)射衰(shuai)減過程和(he)(he)能量轉移(yi)機(ji)制顯(xian)著提高了材料效率(lv)。對于部分(fen)嵌入(ru)B/N-MR 核(he)心的(de)(de)(de)發(fa)光(guang)(guang)體(ti)SF-BN3 和(he)(he) SF-BN4,芴嵌入(ru)的(de)(de)(de) B/N-MR 核(he)心可(ke)以連接B/N2[4]螺旋烯亞單元,形成剛性(xing)分(fen)子框架(jia)。值(zhi)得注意的(de)(de)(de)是,SF-BN1、SF-BN2、SF-BN3 和(he)(he) SF-BN4 在稀釋的(de)(de)(de)甲(jia)苯(ben)溶液中實現了最小的(de)(de)(de)半峰全寬(FWHM)值(zhi)分(fen)別(bie)為17 nm、21 nm、17 nm和(he)(he)15 nm,并且(qie)在摻雜薄膜中高光(guang)(guang)致(zhi)發(fa)光(guang)(guang)量子產率(lv)高達90%,這表明(ming)它(ta)們具有(you)出(chu)色的(de)(de)(de)電致(zhi)發(fa)光(guang)(guang)(EL)潛(qian)力(li)。基于 SF-BN1、SF-BN2、SF-BN3 和(he)(he) SF-BN4 的(de)(de)(de)相應超熒(ying)光(guang)(guang)有(you)機(ji)發(fa)光(guang)(guang)二(er)極管(HF-OLED)峰值(zhi)外量子效率(lv)(EQE)分(fen)別(bie)達到了29.0%、22.2%、35.5%和(he)(he)33.6%,對應的(de)(de)(de) CIE 坐標分(fen)別(bie)為(0.13,0.08)、(0.11,0.15)、(0.13,0.23)和(he)(he)(0.12,0.35),FWHM 值(zhi)分(fen)別(bie)為 23 nm、32 nm、26 nm和(he)(he) 40 nm。
相關成果
Angewandte Chemie International Edition
Spiro Units Embedded in the B/N Center for Constructing Highly Efficient Multiple Resonance TADF Emitter
DOI: 10.1002/anie.202504723
作者信息
第一作者
吳林 寧波材料所博士后
劉春雨 大連理工大學課題生
劉鄧輝 華南理工大學博士研究生
李德利 濟南大學博士研究生
通訊作者
李偉 寧波材料所副研究員
葛子義 寧波材料所研究員
蘇仕健 華南理工大學教授
項目支持
國家自然科學基金
22375212、U21A20331、51773212、81903743和52003088
浙江省“領雁”研發計劃項目
2024C01261
寧波市重點科技項目
2022Z124、2022Z119、2022Z120
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