【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】面向超高清顯示(UHD)技術(shù)的核心需求，紅、綠、藍(lán)窄譜帶發(fā)光材料的研發(fā)已成逐漸成為OLED領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)熒光材料由于局部激發(fā)態(tài)(1LE)的展寬效應(yīng)，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(tài)電荷轉(zhuǎn)移態(tài)(3LLCT)或配體-金屬中心三重態(tài)電荷轉(zhuǎn)移態(tài)(3MLCT)的電荷轉(zhuǎn)移機(jī)制導(dǎo)致光譜展寬，難以滿足UHD技術(shù)對高色純度的嚴(yán)苛要求。基于硼/氮摻雜多環(huán)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(yīng)和剛性分子結(jié)構(gòu)顯著降低了材料的FWHM，展現(xiàn)出作為未來OLED材料的巨大潛力。然而，其剛性平面結(jié)構(gòu)顯著提高了單重態(tài)-三重態(tài)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(jìn)一步提升。
近期，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所有機(jī)光電材料與器件團(tuán)隊(duì)葛子義研究員、李偉副研究員，聯(lián)合華南理工大學(xué)蘇仕健教授提出一種分子設(shè)計(jì)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(nèi)電荷轉(zhuǎn)移(MR)發(fā)光核心中(圖1)，成功開發(fā)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(fā)光體SF-BN1和SF-BN2，SF中的sp3雜化碳原子將每個(gè)分子分成對稱的部分，形成兩個(gè)獨(dú)立且剛性的B/N-MR 發(fā)光中心。這阻礙了共軛結(jié)構(gòu)，降低了共軛長度，發(fā)射出深藍(lán)光，并通過多通道輻射衰減過程和能量轉(zhuǎn)移機(jī)制顯著提高了材料效率。對于部分嵌入B/N-MR 核心的發(fā)光體SF-BN3 和 SF-BN4，芴嵌入的 B/N-MR 核心可以連接B/N2[4]螺旋烯亞單元，形成剛性分子框架。值得注意的是，SF-BN1、SF-BN2、SF-BN3 和 SF-BN4 在稀釋的甲苯溶液中實(shí)現(xiàn)了最小的半峰全寬(FWHM)值分別為17 nm、21 nm、17 nm和15 nm，并且在摻雜薄膜中高光致發(fā)光量子產(chǎn)率高達(dá)90%，這表明它們具有出色的電致發(fā)光(EL)潛力。基于 SF-BN1、SF-BN2、SF-BN3和SF-BN4 的相應(yīng)超熒光有機(jī)發(fā)光二極管(HF-OLED)峰值外量子效率(EQE)分別達(dá)到了29.0%、22.2%、35.5%和33.6%，對應(yīng)的 CIE 坐標(biāo)分別為(0.13，0.08)、(0.11，0.15)、(0.13，0.23)和(0.12，0.35)，F(xiàn)WHM 值分別為 23 nm、32 nm、26 nm和 40 nm。
該工作以“Spiro Units Embedded in the B/N Center for Constructing Highly Efficient Multiple Resonance TADF Emitter”為題發(fā)表在國際頂級(jí)期刊Angewandte Chemie International Edition上，寧波材料所博士后吳林、大連理工大學(xué)課題生劉春雨、華南理工大學(xué)博士研究生劉鄧輝以及濟(jì)南大學(xué)博士研究生李德利為本文共同第一作者，寧波材料所李偉副研究員、葛子義研究員和華南理工大學(xué)蘇仕健教授為本文的通訊作者。
該研究得到了國家自然科學(xué)基金(22375212、U21A20331、51773212、81903743和52003088)、浙江省“領(lǐng)雁”研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2024C01261)以及寧波市重點(diǎn)科技項(xiàng)目(2022Z124、2022Z119、2022Z120)等的支持。
圖1 高性能窄譜帶有機(jī)螺環(huán)基OLED材料結(jié)構(gòu)及其關(guān)鍵的性能參數(shù)
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