【仪表网 研发快讯】面向超高清显示(UHD)技术的核心需求，红、绿、蓝窄谱带发光材料的研发已成逐渐成为OLED领域的研究热点。传统荧光材料由于局部激发态(1LE)的展宽效应，其半峰宽(FWHM)通常大于40 nm；而磷光材料则因配体-配体三重态电荷转移态(3LLCT)或配体-金属中心三重态电荷转移态(3MLCT)的电荷转移机制导致光谱展宽，难以满足UHD技术对高色纯度的严苛要求。基于硼/氮掺杂多环芳烃(B/N-PAHs)的多重共振热活化延迟荧光材料(MR-TADF)，通过MR效应和刚性分子结构显著降低了材料的FWHM，展现出作为未来OLED材料的巨大潜力。然而，其刚性平面结构显著提高了单重态-三重态能隙(ΔEST)，从而大幅衰减了反向系间窜越(RISC)速率，限制了器件效率的进一步提升。
近期，中国科学院宁波材料技术与工程研究所有机光电材料与器件团队葛子义研究员、李伟副研究员，联合华南理工大学苏仕健教授提出一种分子设计策略，将刚性 9,9'-螺双[芴](SF)单元全部或部分整合到B/N-分子内电荷转移(MR)发光核心中(图1)，成功开发了含螺芴的MR-TADF材料体系SF-BN1、SF-BN2、SF-BN3 和 SF-BN4，它们具有高色纯度和高效率的特性。对于完全嵌入 B/N-MR 核心的发光体SF-BN1和SF-BN2，SF中的sp3杂化碳原子将每个分子分成对称的部分，形成两个独立且刚性的B/N-MR 发光中心。这阻碍了共轭结构，降低了共轭长度，发射出深蓝光，并通过多通道辐射衰减过程和能量转移机制显著提高了材料效率。对于部分嵌入B/N-MR 核心的发光体SF-BN3 和 SF-BN4，芴嵌入的 B/N-MR 核心可以连接B/N2[4]螺旋烯亚单元，形成刚性分子框架。值得注意的是，SF-BN1、SF-BN2、SF-BN3 和 SF-BN4 在稀释的甲苯溶液中实现了最小的半峰全宽(FWHM)值分别为17 nm、21 nm、17 nm和15 nm，并且在掺杂薄膜中高光致发光量子产率高达90%，这表明它们具有出色的电致发光(EL)潜力。基于 SF-BN1、SF-BN2、SF-BN3和SF-BN4 的相应超荧光有机发光二极管(HF-OLED)峰值外量子效率(EQE)分别达到了29.0%、22.2%、35.5%和33.6%，对应的 CIE 坐标分别为(0.13，0.08)、(0.11，0.15)、(0.13，0.23)和(0.12，0.35)，FWHM 值分别为 23 nm、32 nm、26 nm和 40 nm。
该工作以“Spiro Units Embedded in the B/N Center for Constructing Highly Efficient Multiple Resonance TADF Emitter”为题发表在国际顶级期刊Angewandte Chemie International Edition上，宁波材料所博士后吴林、大连理工大学课题生刘春雨、华南理工大学博士研究生刘邓辉以及济南大学博士研究生李德利为本文共同第一作者，宁波材料所李伟副研究员、葛子义研究员和华南理工大学苏仕健教授为本文的通讯作者。
该研究得到了国家自然科学基金(22375212、U21A20331、51773212、81903743和52003088)、浙江省“领雁”研发计划项目(2024C01261)以及宁波市重点科技项目(2022Z124、2022Z119、2022Z120)等的支持。
图1 高性能窄谱带有机螺环基OLED材料结构及其关键的性能参数
所有评论仅代表网友意见，与本站立场无关。