由于全有機(jī)熱激活延遲熒光（TADF）材料具有理論上**的內(nèi)量子效率和較低的成本，故其是有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）中最有前景的候選材料之一。**，許多TADF材料采用體積龐大的供體單元來(lái)防止聚集引起的發(fā)射猝滅（ACQ），從而在摻雜和非摻雜薄膜中獲得高的光致發(fā)光量子產(chǎn)率（PLQY）。然而，由于大部分三重態(tài)激子是在電致發(fā)光（EL）條件下產(chǎn)生，所以在OLED中ACQ效應(yīng)較嚴(yán)重。而且，能夠在摻雜和非摻雜OLED中實(shí)現(xiàn)**率的藍(lán)色TADF材料仍然很少。在此基礎(chǔ)上，由于非摻雜器件可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展激子復(fù)合區(qū)，簡(jiǎn)化制造工藝，增強(qiáng)器件操作穩(wěn)定性，因此迫切需要開(kāi)發(fā)能夠在非摻雜OLED中實(shí)現(xiàn)**率的藍(lán)色TADF材料。

近日，科研人員通過(guò)三螺旋供體策略開(kāi)發(fā)了**且通用的藍(lán)色TADF材料。報(bào)道了一種可以在摻雜及非摻雜天藍(lán)色和白色TADF-OLED中同時(shí)實(shí)現(xiàn)高電致發(fā)光（EL）效率的藍(lán)色TADF發(fā)光材料。通過(guò)簡(jiǎn)單地?cái)U(kuò)展非共軛片段和分子長(zhǎng)度，降低聚合引起的ACQ效應(yīng)。此外，作者進(jìn)一步采用所設(shè)計(jì)分子作為藍(lán)光發(fā)射和輔助主體，還實(shí)現(xiàn)了一種**率的純有機(jī)白色OLED，其卓越的EQE高達(dá)22.8%。

文章亮點(diǎn)：

? 通過(guò)簡(jiǎn)單地引入非共軛的大剛性三螺旋供體片段，成功開(kāi)發(fā)了兩種TADF材料。在摻雜和非摻雜天藍(lán)色TADF-OLED的EQE分別高達(dá)33.3％和20.0％。

? 為進(jìn)一步解釋了TADF-OLED的高性能，作者還對(duì)其進(jìn)行了密度泛函理論（DFT）和時(shí)間密度泛函理論（TD-DFT）模擬計(jì)算。

如圖1所示，作者計(jì)算了TspiroS-TRZ和TspiroF-TRZ的前沿分子軌道及其對(duì)應(yīng)能級(jí)。從結(jié)果來(lái)看，由于sp³雜化的碳原子破壞了與螺[蒽-9,9'-硫代蒽]和螺[蒽-9,9'-芴]片段的偶聯(lián)，因而它們的**未占分子軌道（LUMO）主要分布在三苯基三嗪（TRZ）片段上，而它們的最高占據(jù)分子軌道（HOMO）主要分布在螺吖啶蒽（Tspiro）片段上。對(duì)于其S₀→S₁自然躍遷軌道（NTO）分析，由于剛性分子結(jié)構(gòu)，幾乎正交的分子幾何結(jié)構(gòu)被保留，導(dǎo)致小的空穴-電子重疊積分。而對(duì)于S₀→T₁躍遷，供體和受體部分之間的二面角減小導(dǎo)致大的空穴-電子重疊積分。因此，旋軌耦合（SOC）之間¹CT和³CT可以**地加強(qiáng)，并且可以**地增強(qiáng)逆系間跨越（RISC）過(guò)程。總之，不參與非共軛螺[蒽-9,9'-硫代蒽]和螺[蒽-9,9'-芴]片段可以增加高能鄰近發(fā)光體之間的距離，導(dǎo)致更長(zhǎng)的臨界分子間距，降低了非摻雜薄膜和器件中的ACQ效應(yīng)。

圖1 TspiroS-TRZ和TspiroF-TRZ的前沿分子軌道及其對(duì)應(yīng)能級(jí)

此外，作者還進(jìn)一步研究?jī)蓚�(gè)分子的低溫?zé)晒猓↙TF）、低溫磷光（LTPh）和溫度依賴(lài)的瞬態(tài)PL衰減譜等光學(xué)性能。

圖2 TspiroS-TRZ和TspiroF-TRZ：(a, b) 紫外-可見(jiàn)吸收光譜和PL光譜; (c, d) 溫度依賴(lài)的瞬態(tài)PL衰減光譜

綜上所述，作者通過(guò)簡(jiǎn)單地引入非共軛的大剛性三螺旋供體片段策略，成功開(kāi)發(fā)出了兩種通用的天藍(lán)色TADF材料。其外部量子效率（EQE）在摻雜和非摻雜天藍(lán)色TADF-OLED中分別高達(dá)33.3％和20.0％。利用DFT理論計(jì)算，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)分子的大二面角、增強(qiáng)的RISC過(guò)程以及更長(zhǎng)的臨界分子間距，使其擁有高外量子效率和弱的ACQ效應(yīng)。此外，兩個(gè)分子的低溫?zé)晒猓↙TF）、低溫磷光（LTPh）和溫度依賴(lài)的瞬態(tài)PL衰減譜等光學(xué)性能表明，重疊的LTF和LTPh光譜導(dǎo)致其小的ΔE_ST以實(shí)現(xiàn)其快速RISC過(guò)程，隨溫度升高而增強(qiáng)的TADF（Φ_TADF）顯示了其特殊的TADF行為。該研究對(duì)于高性能藍(lán)光OLED實(shí)際應(yīng)用發(fā)展具有重大的參考意義。

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藍(lán)光分子P-Ac95-TRZ05

3DpyM-pDTC

線型長(zhǎng)形分子PM-SBA

基于咔唑的高三線態(tài)的空穴傳輸材料ETCz2和PHCZ2

空穴傳輸材料NPVCz、DPPVCz和DNPVCz

29Cz-BID-BT

39Cz-BID-BT

9CzFDPESPO     

基于咔唑的TADF客體材料

AQ-DTBu-Cz

2BPy-mDf

MCz-XT

TXO-PhCz

1-BuCz-DBPHZ

AcCz-2TP

PyCN-TC

IndCzpTr-1藍(lán)光TADF材料

IndCzpTr-2藍(lán)光TADF材料

溫馨提示：僅用于科研

小編zhn2022.01.21