利用三苯基膦氧(TPPO)受體的打斷共軛作用和誘導(dǎo)效應(yīng),與螺[吖啶-9,9'-芴](SFA)一同構(gòu)建具有主體特性的藍(lán)光TADF材料xSFACPO。通過改變SFA的數(shù)量對(duì)其位阻和分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移作用進(jìn)行調(diào)控,從而優(yōu)化其主體和TADF性能。結(jié)果表明,在黃光客體的RISC效率明顯高于藍(lán)光客體時(shí),二元白光器件的性能取決于藍(lán)黃光客體間的三重態(tài)能量傳遞效率。因此,盡管其發(fā)光效率**,但具有最高主體特性的SSFAPO實(shí)現(xiàn)了EQE超過25%、功率效率(Power Efficiency, PE)超過80 lm W-1的全TADF WOLED。
工作表明,利用膦氧基團(tuán)的打斷共軛效應(yīng),可在改變受體數(shù)量(1-3個(gè))來調(diào)節(jié)分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移(Intramolecular Charge Transfer, ICT)作用強(qiáng)度的同時(shí),基本不改變發(fā)光顏色(Chem. Mater., 2016, 28, 5667-5679)。
因此,他們以具有螺環(huán)結(jié)構(gòu)的SFA和四面體構(gòu)型的TPPO分別作為給受體構(gòu)建藍(lán)光TADF體系xSFAPO,其中SFA和TPPO具有相似的體積和位阻,從而進(jìn)一步增強(qiáng)了主體特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,xSFAPO的RISC效率(?RISC)和光致發(fā)光量子產(chǎn)率(?PL)與SFA數(shù)量成正比。這是由于增加SFA給體數(shù)量,增強(qiáng)了ICT作用。因此,xSFAPO的TADF性能的順序?yàn)?strong>SSFAPO < DSFAPO < TSFAPO。
同時(shí),SFA的大位阻效應(yīng)可以****分子間相互作用導(dǎo)致的猝滅。盡管SSFAPO的SFA數(shù)量少于DSFAPO和TSFAPO,但通過其不對(duì)稱分子結(jié)構(gòu)和SFA與TPPO相似的位阻效應(yīng),SSFAPO展示出相當(dāng)?shù)?*分子間猝滅效應(yīng)的能力。更為重要的是,DSFAPO和TSFAPO的TPPO基團(tuán)被更多的外圍SFA基團(tuán)包裹,這顯然不利于基于分子間電荷交換的三重態(tài)Dexter能量傳遞。相反,SSFAPO中同時(shí)暴露的給受體基團(tuán)則促進(jìn)了與黃光客體間的Dexter能量傳遞。因此,xSFAPO的主體特性的順序?yàn)?strong>SSFAPO > DSFAPO > TSFAPO。在二元共摻DBFDPO:30%xSFAPO:0.5% 4CzTPNBu白光薄膜中xSFAPO的濃度遠(yuǎn)高于黃光客體4CzTPNBu,同時(shí),4CzTPNBu的RISC效率又遠(yuǎn)高于xSFAPO。
那么,為了更好地利用三重態(tài)激子,應(yīng)增大4CzTPNBu對(duì)三重態(tài)激子的利用。瞬態(tài)熒光光譜測(cè)試表明,4CzTPNBu發(fā)光光譜中源于三重態(tài)激子的延遲熒光(Delayed Fluorescence, DF)組分比例與xSFAPO主體性質(zhì)成正比,即SSFAPO > DSFAPO > TSFAPO(見圖)。其中,BFDPO:30% SSFAPO:0.5% 4CzTPNBu薄膜中SSFAPO與4CzTPNBu對(duì)源于單重態(tài)的瞬時(shí)熒光(Prompt Fluorescence, PF)和DF的貢獻(xiàn)分別達(dá)到了86%和90%,展現(xiàn)出**的激子利用互補(bǔ)性。同時(shí),SSFAPO對(duì)三重態(tài)激子的適度利用則緩解了4CzTPNBu上發(fā)生的三重態(tài)濃度猝滅。因此,BFDPO:30% SSFAPO:0.5% 4CzTPNBu的光致發(fā)光和電致發(fā)光量子效率分別達(dá)到了95%和25%,明顯高于基于DSFAPO和TSFAPO的白光體系。
相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Advanced Functional Materials(DOI: 10.1002/adfm.202011169)上。
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小編zhn2022.01.22