华中师大何磊AFM:通过平面供体实现的强分子间TSCT同时改善空间受限跨空间电荷转移(TSCT)发射极中的辐射衰变和逆系间窜越

文摘   2025-01-10 19:16   福建  

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原文链接:10.1002/adfm.202411957


同时改善空间电荷转移 (TSCT) 热激活延迟荧光 (TADF) 发射体的辐射衰减和逆系间窜越 (RISC) 仍然是一个挑战。

近日,华中师范大学何磊团队开发了空间受限的 TSCT-TADF 发射体,其具有平面吲哚[3,2,1-kl]吩恶嗪供体、螺碳固定的二苯甲酮受体以及芴(用于 1)或呫吨(用于 2)桥。对于这两种发射体,都观察到了紧密的共面供体/受体排列和有效的分子内 TSCT。有趣的是,发射体 1 表现出与分子内一样强的分子间供体/受体相互作用,从而开启了有效的分子间 TSCT,将辐射衰减速率 (k r,s) 提高到与具有更强的分子内供体/受体相互作用的发射体 2 相同的水平。分子间 TSCT 也大大提高了 RISC 速率 (kRISC)。在 20 wt.% 掺杂的薄膜中,发射器 1 2 显示绿色 TADF,具有高 k r,s/kRISC,分别为 1.1 × 107 s −1/1.3 × 106 s −1 1.2 × 107 s −1/7.7 × 105 s −1。使用该发射器的有机发光二极管 (OLED) 显示出高达 27.5% 的高外部量子效率 (EQE) 和低效率滚降。使用发射器作为敏化剂的超荧光 OLED 可实现窄带蓝绿色发射,EQE 高达 30.6%,并且效率滚降大大受到抑制。研究表明,加强分子间 TSCT 是同时改善高性能 OLEDs TSCT-TADF 发射器的 k kr,s kRISC 的一种有前途的途径。相关研究成果发表于《Adv. Funct. Mater》上


图文解析

方案1. IPXZ 供体和发射体 1 2 的分子设计。

1. a) 单晶 X 射线结构,b) 分子内供体/受体相互作用,和 c) 发射体 1 的分子间供体/受体相互作用。d) 单晶 X 射线结构,e) 分子内供体/受体相互作用,和 f) 发射体 2 的分子间供体/受体相互作用。

2. 发射器 1 2 的优化 S0 几何形状、HOMO LUMO 图以及优化 S0 状态下的 RDG 等值面。

3. 针对 a) 发射极 1 b) 发射极 2 计算的 S11TSCT)和低位三线态之间的激发态能级和 SOCME

4. a) 吸收和 b) 发射体 1 2 在甲苯溶液(2 × 10−5 M)中的 PL 光谱。

5. a) PL 光谱和 b) PPF 薄膜中掺杂(20 wt.%)的发射极 1 2 的瞬态 PL 衰减曲线

6. 基于发射器 1 2 OLED 在掺杂浓度为 20 wt.% 时的 EQE 与亮度曲线、基于发射器 1 2 OLED 的器件结构、EL 光谱、c) 电流密度/亮度与电压曲线和 d) EQE 与亮度曲线。

7. [PPF30 wt.% 发射极 1 21 wt.% DtBuCzB] 为发射层的 HF-OLED a) EL 光谱、b) 电流密度/亮度与电压曲线、以及 c) EQE 与亮度曲线。


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