深圳大学杨楚罗、缪景生曹啸松Angew:基于 B/N 多共振框架的协同 π 扩展和外围锁定实现高性能纯绿色有机发光二极管

文摘   2024-11-12 19:26   福建  

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原文链接:10.1002/anie.202418348


多共振热激活延迟荧光 (MR-TADF) 发射器为创建节能、宽色域 OLED 提供了天然优势。然而,目前的绿色 MRTADF 发射器在同时实现高色纯度和高效的反向系间窜越 (RISC) 方面面临挑战,导致设备性能不佳。

在本研究中,深圳大学杨楚罗、缪景生、曹啸松团队提出了一种协同分子设计方法,结合 π 扩展和外围锁定来解决这些挑战。这种方法可以构建四重硼化 MR-TADF 发射器,不仅可以提供精确调谐的纯绿色发射,半峰全宽 (FWHM) 为 15 nm,而且还表现出接近 1 的量子产率、快速 RISC 和最佳水平偶极子取向。由此产生的无敏化剂 OLED 接近 BT.2020 标准,CIE 坐标为 (0.18, 0.74),并表现出令人印象深刻的外部量子效率 (EQE),最大为 36.6%,1000 cd m-2 时为 31.8%。此外,该设备表现出良好的操作稳定性,在初始亮度为 1000 cd m-2 时,使用寿命 (LT80) 为 485 小时。因此,这项研究提供了一种有前途的分子设计策略,可有效提高综合 OLED 性能。相关研究成果发表于《Angew. Chem. Int. Ed.》上


图文解析


图1.分子设计策略和化学结构。


图 2. 发射体的合成过程和 QB-PXZ 的晶体结构。在堆积图中,为了清晰起见,省略了氢原子和溶剂分子。


图 3. 理论计算:(a) 分子结构、模拟前线分子轨道 (NTO) 分布、能级图和相关的自旋轨道耦合 (SOC) 矩阵;(b) 通过 Franck-Condon 分析模拟的 S1→S0 跃迁发射光谱;(c) 模型化合物 v-DABNA-core、QB-DPA-core 和 QB-PXZ-core 的键长、键角和二面角对 S1→S0 重组能的贡献。


图 4. 光物理特性:(a) 1×10-6 M 甲苯溶液中的归一化紫外可见吸收和光致发光 (PL) 光谱(激发波长为 375 nm)。(b) 1 wt% 发射极掺杂 DMIC-TRZ 薄膜的归一化 PL 光谱(激发波长为 375 nm)。(c) 掺杂薄膜在 300 K 下的瞬态 PL (TR-PL) 衰减特性,双指数拟合曲线显示为黑色虚线,仪器响应函数 (IRF) 显示为灰线。(d) 掺杂薄膜的角度相关 PL 光谱与不同水平偶极比 Θ//(对于完全水平偶极子,Θ// = 100%,对于各向同性偶极子取向,为 66%)的模拟曲线的比较。(e) 计算出的发射极的分子几何形状和跃迁偶极矩。


图 5. 电致发光 (EL) 性能:(a) 功能材料的器件结构和能级图;(b) 归一化 EL 光谱,插图:基于 QB-PXZ 的器件照片;(c) 1000 cd m-2 时的 CIE 色度坐标;(d) 电流密度和亮度与电压 (J-V-L) 特性;(e) 外部量子效率-亮度 (EQE-L) 图;(f) 未采用额外敏化剂的代表性绿色 OLED 的 EQE1000 与 CIEy 图。


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