圆偏振有机发光二极管（CP-OLED）作为直接生成圆偏振电致发光(CPEL)的前沿技术，近年来因其在光学识别、数据存储、量子计算以及3D显示等领域的潜在应用而备受瞩目。然而，开发兼具高效率和高不对称因子的手性材料仍是技术瓶颈。近日，中国科学院化学研究所陈传峰研究员课题组通过创新性地将手性BN单元融入聚芴主链，成功地设计了一对具有自组装行为的手性聚合物R-PBN与S-PBN，其光致发光量子产率达到79%，发射波长为490 nm，半峰宽仅为29 nm。通过热退火处理，这些手性聚合物薄膜展现出显著的自组装行为，实现了高达0.11的圆偏振发光不对称因子(glum)。进一步地，以此手性聚合物为发光层，制备的溶液加工型非掺杂CP-OLED不仅实现了9.8%的最大外量子效率(EQEmax)，还获得了高达0.07的圆偏振电致发光不对称因子(|gEL|)。这也是首次将高EQE、大gEL值与窄带发射集于一体的自组装手性聚合物研究报道。
图1. 图文摘要与设计思想
作者通过选择聚芴作为主链，BN基元作为发色团，手性4,4'-联萘酚(BINOL)作为手性源，制备了此手性自组装聚合物。通过对聚合物的光物理性质研究，表明存在从聚芴到手性BN的高效荧光共振能量转移(FRET)。并且，热退火后的R-PBN与S-PBN薄膜在特定波长下展现出强烈的圆二色(CD)与CPL信号。伴随CPL信号的显著增强，验证了自组装行为对圆偏振发光的放大作用。
图2. R-PBN/S-PBN热退火纯膜的a)CD 和b)CPL光谱以及c)glum曲线
电致发光性能测试中，基于S-PBN的CP-OLED展现出以488 nm为中心的绿色窄带发射，EQEmax、CEmax及PEmax分别为9.8%、22.0 cd A-1和9.2 lm W-1。瞬态EL实验结果进一步证实了三重态激子参与发光过程。此外，CP-OLED器件展现出与CPL一致的镜像CPEL信号，S-PBN与R-PBN的gEL值分别为-0.07与+0.05，其Q因子分别达到-6.86×10-3和4.3×10-2，标志着该研究结果在CP-OLED性能评估中具有领先地位。
综上所述，该研究不仅推动了自组装手性聚合物在CP-OLED领域的应用，也为高效圆偏振电致发光的开发提供了新思路。
图3. a)CP-OLED的能量图和器件结构。b) 基于S-PBN和R-PBN器件的EQE-亮度曲线。c)器件的EL光谱。d) 器件的电流密度-电压-亮度（J-V-L）曲线。e) 基于S-PBN和R-PBN CP-OLED器件的gEL值。f)基于S-PBN器件的瞬态EL光谱
论文信息
Self-Assembled Chiral Polymers Exhibiting Amplified Circularly Polarized Electroluminescence
Ke-Ke Tan, Wei-Chen Guo, Wen-Long Zhao, Meng Li, Prof. Chuan-Feng Chen
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202412283
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