郑佑轩和郑文华课题组合作报道了平面手性MR-TADF材料和CP-OLED器件

发布时间:2022-12-17浏览次数:10

有机发光二极管(OLED)在现代生活中得到了广泛应用,而通过圆偏振发光(CPL)可以实现下一代圆偏振OLEDCP-OLED)和3D显示。高性能CP-OLED具有直接产生可调谐发射的CPL、简单的器件结构和高效率的优点,使其成为3D显示最可行的策略之一。在过去几年中,手性荧光材料包括聚合物和小分子、手性磷光金属配合物和手性热激活延迟荧光(TADF)材料都被应用于CP-OLED中。由于单重态(S1)和三重态(T1)激子都可以通过反向系统间交叉(RISC)过程获得利用,器件具有较高的性能,而无需贵金属的特点,手性TADF材料备受关注。然而,传统手性TADF材料的发射光谱较宽(FWHM > 60 nm),使得实现超纯彩色发射变得困难。

多重共振TADFMR-TADF)发光材料通过缺电子硼/羰基和富电子氧/氮产生共振效应,使前沿分子轨道的键合/反键合最小化,以减少稠环结构的振动弛豫,从而导致窄的FWHM和高的发光效率,多数显示优异的OLED器件性能。因此,手性MR-TADFCP-MR-TADF)材料具有制备高性能和优异色纯度CP-OLED器件的潜力。然而,到目前为止,关于这类材料的研究还十分有限,并且主要集中在轴手性、螺旋手性和碳中心手性方面。然而,作为重要的手性元素之一,平面手性在CP-MR-TADF材料领域仍然未被报道。

在本工作中,郑佑轩教授和郑文华副教授团队将[2.2]对环(1,4)咔唑啉(Czp)引入到基于叔丁基和酚恶嗪的硼氮多重共振体系中,合成了两对具有平面手性的CP-MR-TADF对映体(R/S)-Czp-tBuCzB(R/S)-Czp-POAB。由咔唑、吩恶嗪和其他基团组成的刚性结构与苯基上的硼原子以特定方式排列,有利于实现S1T1之间小的能隙EST)和窄的发射光谱。其在甲苯中的发射峰值分别为478497nmFWHM分别为2336nm,掺杂膜中的光致发光量子产率分别高达98%93%。基于(R/S)-Czp-tBuCzBCP-OLED的电致发光(EL)光谱半峰宽仅为24 nm,最大外量子效率达到32.1%,当亮度达到1000 cd/m2时,效率滚降仅为3.7%,这在蓝光CP-OLED中是最小的。而基于(R/S)-Czp-POAB的器件显示了基于CP-MR-TADF材料的第一个近纯绿色的CPEL,发射峰为513 nmCIE坐标为(0.230.65)。两种CP-OLED都显示出对称的CPEL光谱,|gEL|因子分别为1.54×10-31.30×10-3

本工作首次将刚性平面手性结构Czp引入到硼氮骨架CP-MR-TADF材料并制备CP-OLED,获得了高的发光效率、窄的FWHM和较高的不对称因子,其中蓝光CP-OLED器件的效率滚降是同类研究中最小的,并首次显示了接近纯绿光的圆偏振电致发光。因此,将平面手性引入多重共振体系和制备CP-OLED是一种有效的策略,对未来的3D显示研究有借鉴意义。

该工作发表在Angew. Chem. Int. Ed. (2022, DOI: 10.1002/anie.202217045),博士研究生廖湘骥和蒲冬冬为论文共同第一作者,郑佑轩教授和郑文华副教授为论文通讯作者。特别感谢南京大学左景林教授对该工作的支持和帮助!本工作得到了国家自然科学基金重大集成项目92256304的大力支持!