华南理工大学唐本忠院士团队王志明研究员课题组：基于线性吡嗪衍生物分子内电荷转移效应的有效调控策略实现高效深蓝色电致发光材料的构筑

Original 化学与材料科学化学与材料科学 2022-09-08

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尽管有机电致发光显示屏幕（OLED）已逐渐走进我们的生活，但OLED显示技术还有很大的发展空间以满足我们越来越高的要求，如更宽的色域和更纯的光色饱和度等。在三原光色中，绿光和红光的OLED材料已经基本可以满足显示应用标准，唯独综合性能优异的蓝光材料相对落后。因此，探索和开发一类蓝光以及深蓝光有机材料是实现宽色域OLED显示技术不可或缺的一步。

有限共轭分子骨架因具有较高的电子能级结构而常被用来实现有机材料的蓝光发射，而为了赋予其平衡的电荷传输，电子给体（D）和电子受体（A）往往也被引入在分子体系中；可是，D-A结构的出现总是伴随一定程度的电荷转移（ICT）特性并不可避免地引起发射峰的变宽，从而降低了蓝光的色纯度。为此，合理设计D-A结构和调节ICT性质是研发高效率有机蓝光材料所必需的。

近期，华南理工大学唐本忠院士团队王志明课题组在Advanced Optical Materials期刊上发表了一篇题为“Tunable Intramolecular Charge Transfer Effect on Diphenylpyrazine-based Linear Derivatives and Their Expecting Performance in Blue Emitters”的工作。该工作中，作者选择了苯基咔唑与三苯胺作为蓝光常用的给体结构，并且选择弱缺电子性的吡嗪作为受体；同时，为了削弱偶极-偶极作用对聚集状态下荧光的猝灭效用，进而设计了直线型D-A-D结构；此外，邻位双甲基的存在能避免分子间电荷转移的形成导致光色红移。与设计理念相符，所构筑的有机分子均可表现出光致蓝光甚至深蓝光现象。作者发现随着给体给电子强度增强，这类化合物在溶液中的发光逐渐增强，且光色逐渐发生红移。为了解释这一现象，他们通过理论计算模拟和密度跃迁矩阵模型，论证了强给体减少电子云在受体吡嗪上的局域态分布，增加电子云整体的离域程度是导致发光增强并伴随光色红移的主要原因。

最后，基于DPP化合物的掺杂型和非掺杂型OLED器件都表现出深蓝光或蓝光的电致发光现象，其EQE_max均超过4%。其中，基于DPP-DPhC的非掺杂器件表现出最优异的深蓝光OLED性能，外量子效率和色坐标分别为5.73%和（0.151，0.078）。具有D-A-D结构（DPP系列）的OLED器件性能均优于具有D-A结构（TPP系列）的OLED器件性能（Journal of Materials Chemistry C, 2019, 7,13047、Advanced Optical Materials，2019，1801673），表明D-A-D结构在多苯基吡嗪类化合物发光性能上的提升，还展现出DPP类结构在构筑高效率蓝光乃至深蓝光OLED器件方向的潜力。