Angew：含杂配位卡宾环金属酸盐的铱（III）蓝色荧光粉：异构化、发射调谐和 OLED 制造
大家好，今天给大家分享的是Materials Horizons上的文章“Iridium(III) Blue Phosphors with Heteroleptic Carbene Cyclometalates: Isomerization, Emission Tuning, and OLED Fabrications”
【摘要】
Ir(III) 配合物因其在生成蓝色 OLED 荧光粉方面的优异光物理特性而尤为引人注目。在本研究中，两种不同的卡宾前螯合物 LAH2 + 和 LBH2 +（或 LCH2 +）被用于制备异配位 Ir(III) 配合物，其中 LAH2 + 带有氰基取代的苯并咪唑以及 N-基甲苯附加物，而 LBH2 +（或 LCH2 +）带有对称的苯并咪唑实体。值得注意的是，在单个 LA 螯合物中观察到 m, f-ct14 和 m, f-ct15 在高温下的可逆平衡。相反，使用两个 LA 螯合物时仅获得 mer 取代的 m-ct16。所有 Ir(III) 配合物在溶液中均表现出蓝色光致发光（ΦPL ≥ 78%），辐射寿命较短（τrad ≤ 1.05 µs）。采用 m-ct16 的 Ph OLED 器件在 5000 cd m-2 时可实现 22.8% 的外部量子效率 (EQE)。此外，基于 m-ct16 和 v-DABNA 的超级 OLED 的 EQE1000 为 32.1%（EQE 记录于 1000 cd·m-2 时），J90 为 15.0 mA cm-2（电流密度为最大 EQE 的 90%）。其抑制的效率滚降（在 1000 cd·m-2 和 10000 cd·m-2 时 EQE 分别为 32.1% 和 27.7%）标志着蓝色 OLED 器件制造的一个里程碑。
策略图1. 所用的卡宾亲螯合物LAH2 +、LBH2 + 和LCH2 + 的结构图。
策略图 2. 所研究的 Ir(III) 配合物的结构图：m、f-ct14、m、f-ct15 和 mct16
图 1. 在室温下，甲苯中浓度为 10-5 M 的所研究 Ir(III) 配合物的吸收和发射光谱。
图 2. 主要的自然过渡轨道 (NTO) 对及其特征值表示所研究的 Ir(III) 配合物在其几何优化的 S0 结构下的 T1 激发态，包括 Ir 中心对 NTO 的贡献。
图 3. 以 f-ct14、f-ct15 和 m-ct16 为掺杂剂，浓度为 30 wt% 的 OLED 器件性能。
图4. 以f-ct14、f-ct15和m-ct16（30 wt%）为敏化剂、以ν-DABNA（1 wt%）为终端发射极的超OLED器件的性能。
【结论】
为了制作真正的蓝色 OLED 荧光粉，我们合成了两类不同的杂配体 Ir(III) 卡宾配合物，即 m, f-ct14、m, f-ct15 和 m-ct16。通过将 N-基取代的不对称前螯合物 LAH2 + 与对称卡宾对应物 LBH2 +（或 LCH2 +）的化学计量比从 1:2 变为 2:1，我们获得了 m, f-ct14 和 m, f-ct15 的混合物，然后仅获得了 mer 取代的衍生物 m-ct16。这些 Ir(III) 发射体的成功分离打破了带有 N-基附属物的卡宾不能用于提供稳定的三双齿 Ir(III) 配合物的神话。接下来，单晶 X 射线衍射研究证实了它们的结构鉴定，而光物理研究则表明，在脱气甲苯中，深蓝色至天蓝色发射的 ΦPL ≥ 78% 和短 τrad ≤ 1.05 µs，mct14 – m-ct16 的最大峰分别位于 467、472 和 459 nm，f-ct14 和 f-ct15 的最大峰分别位于 434 nm。基于 f-ct14 和 f-ct15 的 OLED 器件表现出真正的蓝色发射，CIEx,y 坐标为 (0.151, 0.088) 和 (0.150, 0.082)，最大 EQE 分别为 25.9% 和 27.9%，而基于 m-ct16 的器件表现出天蓝色发射，CIEx,y 坐标为 (0.182, 0.267) 且最大值相当。 EQE 为 26.8%。此外，还尝试使用这些 Ir(III) 卡宾发射体作为敏化剂和 ν-DABNA 作为终端发射体来制造超级 OLED 设备，在 471 nm 处产生窄带发射，FWHM 为 19 nm，最大 EQE 高达 32.7 – 32.9%。值得注意的是，基于 m-ct16 的器件实现了低驱动电压（即亮度为 1000 cd·m-2 时为 4.4 V，亮度为 5000 cd·m-2 时为 6.0 V）和极其抑制的效率滚降（即在 1000 cd·m-2 时 EQE = 32.1%，在 10000 cd·m-2 时 EQE = 27.7%），并且蓝色 OLED 器件具有优异的 FOM，即 EQE1000 为 32.1%，J90 为 15.0 mA cm-2 。因此，这些发射器不仅证实了卡宾环金属酸盐的 N-基甲苯基团在精细控制分子几何形状方面的能力，而且还提供了具有优异性能特征的蓝色 OLED 器件的可行设计。
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原文DOI： https://doi.org/10.1002/anie.202421664
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