一種具有多共振(multi-resonance, MR)效應的TADF新范式已經出現,引起了研究者們的關注,它具有克服TADF基于上述D-A結構缺點的驚人潛力。在MR-TADF分子的設計中,以**的DABNA類似物為代表,三苯基硼烷核被平面化并穩定,通過與氮原子(胺基部分)連接來構建一個剛性多環芳烴框架,由相互正交的硼/氮原子引發反共振效應。
將吸電子亞胺和供電子胺引入Cz-B骨架中,可以實現寬色域內的窄帶發射。通過這種方法,在從深藍色到黃色(461-571 nm)的寬可見光范圍內,使用相同分子體系且不影響窄帶光譜特征的情況下,實現了**的電致發光顏色調諧。使用該家族可調色MR-TADF發射器可制備量子效率高達19.0-29.2%和極佳顏色純度的深藍至黃光范圍有機發光二極管。

圖1. 作者在本文中重點研究以Cz-B作為母體結構的MR分子。在中部氮原子的同位加入額外的供電子基團,如咔唑,被證明是獲得紅移發射的一種策略。通過這一設計原則可以擴展到更大的融合多環π體系,首次實現了深紅色MR-TADF。
**,作者合成了四種類似的材料,γ-Cb-B、Cz-B、TCz-B和DACz-B,以驗證方法的實用性。根據密度泛函理論(DFT)計算的預測,對于γ-Cb-B,用γ-咔啉(吡啶并[4,3-b]吲哚)亞胺取代Cz-B的兩個咔唑亞基,使分子具有更高的S1和T1能量,從而具有更短的發射波長,同時保持固有的MR分子的優勢特征。

圖2. a) 四個MR-TADF發射器在脫氧甲苯溶液(10-5 M)中的紫外/可見吸收(左)和熒光光譜(右)。b) 溶液在365 nm紫外光照下發出的深藍色至黃色輻射圖片。c) 在摻雜濃度為1 wt%時,在oCBP (γ-Cb-B)或mCBP (Cz-B, TCz-B和DACz-B)基質中4個MR-TADF發射體摻雜薄膜的穩態PL譜和d) 瞬態PL衰減曲線。e) 真空沉積在石英襯底上的摻雜薄膜的PL圖像。

表1. MR-TADF發射器的光物理性質。Stokes位移低至17-32 nm,即分子基態(S0)和激發態S1之間的幾何變化小,**導致光譜半峰寬(full width at half-maximum, FWHM)非常小(23-34 nm或0.13-0.14 eV)。根據其熒光和磷光峰估算,四種化合物的ΔEST值低至0.09-0.14 eV。

圖3.a) 以γ-Cb-B、Cz-B、TCz-B和DACzB為MR-TADF發射器的OLEDs材料的能級圖和化學結構。b) 在1 mA cm-1下測量的EL光譜。c) 電致光發射圖像及其在CIE色度圖中的顏色坐標。d) 電流密度-電壓-亮度(J-V-L)特性和e) 器件的外部量子效率(external electroluminescence quantum efficiency, EQE) L plots圖。

表2. OLED器件的EL性能對比。其中,λEL代表1 mA cm-1下的EL**發射峰位置,CE代表**電流效率,PE為**功率效率,CIE為電致發光的CIE色度坐標。
總之,利用多功能分子工程方法,作者設計和開發了一個新的MR-TADF材料家族,可以顯示從深藍到黃色的窄帶發射。通過將吸電子亞胺和供電子胺引入常見的硼MR骨架(Cz-B),可以實現系統的低色移和低色移窄帶TADF發射,允許在寬可見范圍內**的發光顏色調諧,而不降低固有的高φPL。因此,相應的窄帶深藍到黃色OLED獲得了較高的**EQEs為19.0-29.2%,具有理想的電致發光顏色純度。作者認為,通過對供電子和吸電子官能團的合理選擇和整合,本研究可以為進一步探索具有吸引力的顏色可調有機硼MR-TADF發射體提供基礎。該裝置的效率仍有改進空間,相關研究正在進行中。
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紅色TADF分子 TPA-DCPP
DCPPr-α-NDPA 紅色TADF分子
DCPPr-β-NDPA 紅色TADF分子
DCPPr-TPA 紅色TADF分子
DCPPr-DBPPA 紅色TADF分子
TADF敏化劑分子——BTZ-DMAC-4Br
BTZ-DMAC
BTZ-DMAC-R
DPA-BTZ-Br
多共振熱激活延遲熒光MR-TADF骨架BN-Cz
MR-TADF骨架BN-CP1
MR-TADF骨架BN-CP2
一價銅配合物(MAC*)Cu(Cz)作為TADF敏化劑
TADF(MR-TADF)材料
2,3-CZ
2,5-CZ
2,6-CZ
2,3-DPA
2,3-POA
溫馨提示:僅用于科研
小編zhn2022.01.21