武汉大学龚少龙教授、深圳大学杨楚罗教授：基于三价金激基复合物的高效率多色OLED

三价金配合物具有良好的稳定性和多样的分子结构，在催化、医药、材料化学等领域具有广泛的应用前景。近年来，三价金发光配合物在有机发光二极管（OLED）领域崭露头角，通常通过控制金属中心、鳌合配体和外围功能基团三者之间的分子内电子相互作用来调控其激发态特性和发光性能。目前，基于分子间电子相互作用来构建的三价金发光材料体系尚未报道。

激基复合物是一类常见的基于强电子给体与强电子受体分子间电荷转移激发态来构建的共混材料体系。目前，绝大多数基于纯有机电子给/受体分子形成的激基复合物体系能在环境热能作用下产生热活化延迟荧光（TADF），因而常作为发光客体或共混主体材料应用于OLED。但是，基于金属配合物构筑的激基复合物体系鲜有报道，且其内在发光机制仍然有待探究。

针对这些局限，武汉大学龚少龙教授联合深圳大学杨楚罗教授团队首次报道了以三价金配合物AuDPPy为电子受体，三苯胺类空穴传输材料为电子给体的三价金激基复合物体系。通过与不同三苯胺类给体分子组合，三价金激基复合物体系获得了从绿光到红光范围内可调节的发射光谱，实现了给体依赖的发光机制：磷光主导或者TADF和磷光双通道，最终构筑了兼具高效率和窄光谱的多色OLED（图1）。

图1. 以三价金配合物为电子受体构建的激基复合物及其光电性能。

随着给体分子TCTA、TAPC和m-MTDATA的HOMO能级逐步升高，三价金激基复合物的发射光谱明显红移：由绿光（555 nm）红移至黄光（573 nm）和红光（632 nm）。变温时间分辨光谱研究表明，TCTA:AuDPPy的发射由TADF和磷光共同作用，而TAPC:AuDPPy和m-MTDATA:AuDPPy的发射则主要来源于磷光（图2）。这与以往文献中报道的以TADF发光机制主导的纯有机激基复合物体系有着显著差异。理论模拟计算表明，自旋轨道耦合常数的增强是造成三价金激基复合物独特发光机制的主要原因。

图2. (a) AuDPPy与三种三苯胺类给体的HOMO/LUMO能级图；(b) TCTA、TAPC和m-MTDATA的分子结构；(c) 三价金激基复合物的发射光谱；(d) 三价金激基复合物随温度变化的辐射衰减寿命；(d) 不同温度下TCTA:AuDPPy激基复合物的磷光和TADF的相对比例。

将三价金激基复合物分别作为主体，以黄光、橙光和深红光的窄光谱多重共振TADF分子BN3、CNCzBNCz和RTBN分别作为发光客体，构筑了兼具高效率和高色纯度（半峰宽为50 nm）的黄光、橙光和深红光OLED（图3）。其中，以m-MTDATA:AuDPPy激基复合物为主体的深红光器件实现了高达27.4%的最大外量子效率，是目前报道的红光型三价金发光材料的最高器件效率。

图3. 三种窄光谱多重共振TADF客体的分子结构及其相应的器件性能。

综上所述，该工作首次报道了一种新型、简单的策略来构建三价金激基复合物，通过稳态/瞬态光物理研究与理论模拟计算深入探究了其发光机制，并将其分别作为发光客体和主体材料应用于OLED中，成功实现了高性能和窄光谱的黄光、橙光和深红光OLED。该研究为开发新型三价金发光材料提供了一条新途径。

该研究近期在线发表于SCIENCE CHINA Chemistry。论文第一作者为武汉大学博士研究生詹丽思，通讯作者为龚少龙教授和杨楚罗教授。详细内容见：Lisi Zhan, Tianhao Chen, Cheng Zhong, Xiaosong Cao, Yuewei Zhang, Yang Zou, Zhengyang Bin, Jingsong You, Dongdong Zhang, Lian Duan, Chuluo Yang, Shaolong Gong. Luminescent gold(III) exciplexes enable efficient multicolor electroluminescence. Sci. China Chem., 2023, DOI: 10.1007/s11426-023-1546-5.

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