寧波材料所在多通道電荷轉(zhuǎn)移態(tài)的高效藍(lán)光OLEDs材料方面取得研究進(jìn)展
有機發(fā)光二極管（OLED）技術(shù)具有低能耗、響應(yīng)快、可制備柔性器件等優(yōu)點，在平板顯示、虛擬現(xiàn)實（VR）、增強現(xiàn)實（AR）、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域具有巨大的市場潛力。近年來，空間電荷轉(zhuǎn)移型-熱活化延遲熒光材料（TSCT-TADF）由于其固有HOMO-LUMO空間分離距離可形成較小的單三線態(tài)能級差（ΔEST），引起了研究者的極大興趣。TSCT-TADF可以被認(rèn)為是分子內(nèi)激基復(fù)合體，是激發(fā)態(tài)電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物的一種類型。極小的給體與受體間距可以打開TSCT通道，產(chǎn)生有效的電荷相互作用和/或電荷轉(zhuǎn)移，顯著加速反向系間竄越速率。但由于TSCT-TADF分子相對于化學(xué)鍵電荷轉(zhuǎn)移（TBCT）分子具有較長的CT長度和較小的前線分子軌道（FMO）重疊積分，因此仍存在較長的輻射衰減時間（τP）和較低的輻射速率（
），可能會降低材料的PLQY。另一方面，基于螺旋結(jié)構(gòu)TADF分子剛性的結(jié)構(gòu)特征，可以降低材料在激發(fā)態(tài)下構(gòu)型變化，降低非輻射衰減。同時，龐大的分子結(jié)構(gòu)可以有效阻礙π-π堆積，降低非輻射衰減速率；“惰性”非共軛的端基片段限制了Dexter能量轉(zhuǎn)移（DET）的電子交換相互作用，從而限制了聚集誘導(dǎo)猝滅（ACQ），所以這類TADF發(fā)光體可以獲得高PLQYs。因此將螺環(huán)結(jié)構(gòu)應(yīng)用于TSCT-TADF將同時獲得高的PLQY和大的反系間竄躍（RISC）速率。
有鑒于此，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所有機光電材料與器件團隊的葛子義研究員和李偉副研究員以及鄭州大學(xué)徐慎剛教授成功設(shè)計并合成了具有TBCT和TSCT兩種電荷轉(zhuǎn)移方式的熱活化延遲熒光分子PhCzSpiroS-TRZ。該分子是由2,4,6-三苯基-1,3,5-三嗪（TRZ）受體和螺旋雜環(huán)結(jié)構(gòu)SpiroS耦合，形成剛性的分子骨架，并橋連一個額外的9-苯基-9h-咔唑（PhCz）給體所形成的。分子整體形成一個傾斜的“U”型，不僅可以增大空間位阻，還可以進(jìn)一步分離FMOs，并形成一個額外的TSCT輻射衰變通道，進(jìn)一步加速輻射衰變和RISC過程。新設(shè)計的材料PhCzSpiroS-TRZ的
達(dá)到了2.2×107 s-1，在所有的TSCT-TADF分子中處于較高的水平；通過結(jié)合TBCT、TSCT和較強的SOC效應(yīng)，PhCzSpiroS-TRZ獲得了2.2×105 s-1的快速RISC過程?；赑hCzSpiroS-TRZ的藍(lán)光TADF-OLED和TSF-OLED分別獲得了最大33.6%和32.8%的EQE。這些結(jié)果為設(shè)計高效的TADF客體和敏化劑提供了一種新的分子設(shè)計策略。相關(guān)成果以“Multiple Charge Transfer Processes Enable Blue Emitter for Highly Efficient OLEDs”為題發(fā)表在國際期刊Advanced Optical Materials（DOI：10.1002/adom.202300017）上，寧波材料所葛子義、李偉和鄭州大學(xué)徐慎剛為該文的通訊作者。
該論文得到了國家杰出青年基金（21925506）、國家自然科學(xué)基金（U21A20331、51773212、81903743、52003088）、寧波2025重點研發(fā)計劃（2022Z124、2022Z119）等項目的支持。
雙電荷轉(zhuǎn)移通道和器件效率示意圖
（新能源所 李偉）