秦安军教授、马东阁教授和唐本忠院士《ACS Mater. Lett.》：通过合理的AIE分子异构化工程提升非掺杂蓝光OLED效率

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相比于传统的发光技术，有机发光二极管（OLED）具有自发光、快响应、柔性透明等优点，在白光照明和全彩显示领域展现了巨大的应用前景。目前，红绿光OLED主要基于磷光材料，而蓝光OLED是荧光材料。然而，由于激子利用率和器件稳定性的制约，高效且稳定的蓝光OLED仍然短缺。此外，上述材料不可避免的聚集导致发光猝灭效应，往往需要以精确的浓度掺杂到合适的主体里以避免发光猝灭。掺杂使得器件制备复杂化，并且器件发光层使用中可能存在相分离的问题，从而极大降低器件效率，限制其实际的应用。

聚集诱导发光（AIE）材料在固态和薄膜态具有最佳的发光效率，已经被证实非常适合用于构筑非掺杂器件，尤其是非掺杂蓝光器件。四苯基苯（TPB）是一类新型的AIE分子，其固态薄膜的发光峰位于363 nm，扭曲的结构使其非常适合用于构筑蓝光AIE分子。因此，作者前期基于TPB已经构筑了一系列AIE发光材料，其发光峰处于蓝紫光到蓝光范围。值得指出的是，以TPB衍生物为发光层构筑的非掺杂器件的最高外量子效率已达到7.3%，这些器件效率超过了传统荧光OLED外量子效率5%的理论极限，具有非常好的应用价值。相关实验和理论研究表明，高的水平分子偶极取向和“热激子”过程在这些优异的非掺杂蓝光OLED中起着关键作用。因此，合理设计分子以调控水平偶极取向和热激子过程是研发高效率蓝光材料所必需的。
受前期工作的启发，作者通过将两个二苯胺和两个氰基连接到四苯基苯外围苯环的邻位或交替苯基上，设计并合成了一对基于四苯基苯的异构体，TPB-2AC和iTPB-2AC。通过巧妙的分子设计，iTPB-2AC实现了85.5%的水平偶极取向，发光量子效率达72.7%。基于此，iTPB-2AC基非掺杂蓝光OLED实现了8.23%的最大外量子效率，该器件的性能可与已报道的基于传统荧光的非掺杂蓝光OLED相媲美。该工作通过分子异构化工程，合理调控了材料的水平偶极子取向和“热激子”过程，进而实现高效的非掺杂蓝光器件，为高效蓝光材料的开发提供了思路。
该工作以“Improving the Efficiency of AIEgen-Based Nondoped Blue Organic Light-Emitting Diode by Rational Isomer Engineering”为题发表在《ACS Materials Letters》上。文章第一作者为华南理工大学韩鹏博博士，共同第一作者为博士研究生林城伟，通讯作者为秦安军教授，马东阁教授和唐本忠院士。 
图1. 分子结构和水平偶极取向
 
图2. 器件性能和“热激子”机理分析

原文链接

https://doi.org/10.1021/acsmaterialslett.2c00344

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