The Innovation Materials | 外量子效率达到35.2%的高性能红色延迟荧光材料

导 读

我们每天都会和手机显示屏“面对面”，要实现高清炫彩的展示效果，离不开有机发光二极管（OLED）技术。近年来，OLED显示技术蓬勃发展，但受限于能隙定律，高效率红光材料及相应OLED器件的开发仍然面临着巨大挑战。

图1 图文摘要

近年来，因热活化延迟荧光（TADF）材料内量子效率理论上限可达100%，引起了广泛关注，被认为是继传统荧光材料和贵金属配合物磷光材料之后最具发展潜力的第三代发光材料。在过去几年中，TADF材料的电致发光性能已经获得了长足进步。在天蓝光和绿光区域，其最大外量子效率（η_ext,max）均已超过40%。然而，作为全色发光不可或缺的成分，受限于能隙定律，红光TADF材料的发展却远不能令人满意。截至目前，相较于蓝光和绿光TADF材料，红光TADF材料的相关报道不仅数量比较少，且相应红光OLED器件的η_ext,max大多低于30%。因此，为了填补这一空白，目前亟待开发更为高效的新型红光TADF材料。为此，华南理工大学赵祖金教授课题组通过合理的分子设计，开发了一种兼具高水平偶极取向比率（Θ_//）和高光致发光量子产率（Φ_PL）的红光TADF分子材料，在红光OLED器件中实现了高达35.2%的外量子效率。

该工作基于电子给体-受体分子结构，通过在电子受体上引入不同数量的强吸电子氰基（CN），并将其与位阻较小的三苯胺电子给体相结合，开发出两类具有准平面的TADF分子，即2CNDPDBP-TPA和4CNDPDBP-TPA。作为对照实验，作者同时制备了无CN基团的对比分子DPDBP-TPA。从DPDBP-TPA到2CNDPDBP-TPA再到4CNDPDBP-TPA，随着在电子受体上引入CN基团的数目增加，相应的分子电荷转移效应逐渐增强，从而诱导分子发光峰位逐渐红移，并达到红光区域。与此同时，¹CT态能级被合理地调节至接近³LE态能级，从而显著加速RISC过程，提高其ΦPL和激子利用率。值得注意的是，CN基团的引入也可以在一定程度上促进分子水平偶极取向。相比于无CN基团的DPDBP-TPA，2CNDPDBP-TPA和4CNDPDBP-TPA展示出更高的Φ_PL（91%和94%）、更优异的Θ_//（84%和88%）、更短的延迟荧光寿命以及更加快速的反向系间窜越过程。上述结果表明引入CN基团对材料性能提升有显著的积极作用。在10 wt%的掺杂浓度下，4CNDPDBP-TPA器件辐射出强烈的红光，具有612 nm的EL峰值和高达35.2%的η_ext,max。在20 wt%和30 wt%的更高掺杂浓度下，4CNDPDBP-TPA器件呈现红光和深红光，EL峰值分别为628 nm和640 nm，并同样提供非常出色的η_ext,max，分别达到33.7%和29.8%。这些性质位于文献报道的EL峰值超过600 nm的红光OLED的前列。

总结与展望

综上所述，通过引入多CN基团能够简便地实现分子发光性质调控，并提高其发光效率并使发光波长红移，对促进延迟荧光和提高电致发光效率有明显作用。该研究为开发高效率的红光TADF材料提供了新思路。

责任编辑

王中强    东北师范大学

王佰亮    温州医科大学

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原文链接：http://www.the-innovation.org/materials/article/10.59717/j.xinn-mater.2023.100012

本文内容来自The Innovation姊妹刊The Innovation Materials第1卷第1期以Report发表的“Efficient red delayed fluorescence molecule based on cyano-substituted 11,12-diphenyldibenzo[a,c]phenazine acceptor for high-performance organic light-emitting diodes” (投稿: 2023-05-12；接收: 2023-06-06；在线刊出: 2023-06-15)。

DOI: https://doi.org/10.59717/j.xinn-mater.2023.100012

引用格式：Jiang R., Qiu N., Li J., et al. (2023). Efficient red delayed fluorescence molecule based on cyano-substituted 11,12-diphenyldibenzo[a,c]phenazine acceptor for high-performance organic light-emitting diodes. The Innovation materials 1(1), 100012.

作者简介

赵祖金，理学博士，教授，博导。入选国家“万人计划”青年拔尖人才，广东省自然科学杰出青年基金获得者。英国皇家化学会会士、中国化学会首批高级成员。2018-2022连续5年入选爱思维尔高被引科学家。2003年毕业于浙江大学化学系，获理学学士学位。2008年获浙江大学化学博士学位。2008年至2010年在香港科技大学唐本忠教授课题组进行博士后研究。2013年9月进入华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室工作。在Sci. Adv., Nat. Commun., J. Am. Soc. Chem., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater.等期刊发表SCI论文340余篇，论文引用14000余次，h-Index = 68。

Web：https://www2.scut.edu.cn/zujinzhao/30402/list.htm

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