郑佑轩团队AM:基于手性空穴传输材料的圆偏振器件

发布时间:2024-01-30浏览次数:36

具有圆偏振发光(CPL)特性的手性材料因其在各个领域的潜在应用而备受关注,特别是在数据存储、光子技术和3D显示领域。此外,圆偏振有机发光二极管(CP-OLED)由于其易于直接生成圆偏振电致发光(CPEL)的优点,在3D显示中显示出了很好的应用前景。因此,开发手性光电功能材料和CP-OLED器件对直接实现3D显示具有重要意义。

然而,目前对光电功能材料的研究大多集中在手性发光材料上,而忽略了对其他层的研究。淡化,手性发光材料的开发和CP-OLED器件的制备存在许多挑战,包括复杂的分子结构设计和合成路线,以及容易在高温升华时的消旋化。更重要的是,每种手性发光材料都需要单独进行对映体分离,才能获得不同发射波长的CPEL,这极大地增加了它们的应用复杂性和成本。因此,开发手性空穴传输材料并应用于CP-OLED器件的出光层,将非手性发光材料的发光进行圆偏振得到CPEL,将极大的简化手性光电材料的合成、拆分和CP-OLED器件的制备工艺,但到目前为止,手性空穴传输材料在CP-OLED器件中的应用还没有文献报道。

 1. CP-OLED器件和R/S-NPACZ及非手性发光材料的结构示意图

最近,郑佑轩教授课题组在手性空穴传输材料和器件研究中取得新进展。本工作以R/S-1,1-联萘-2,2’-二胺为原料,采用一锅法合成了一对基于咔唑的手性空穴传输对映体R/S-NPACZ。它们显示了对称的CPL光谱,在甲苯和纯膜中的不对称gPL因子分别为+5.7×10-3/5.3×10-3+5.4×10-3/4.9×10-3。然后,具有不同发射波长的六种非手性磷光铱(III)配合物和多共振热延迟荧光(MR-TADF)材料被用作发光源来制备CP-OLED器件,其显示出与发光材料的光致发光类似的CPEL光谱。基于非手性铱(III)配合物的CP-OLED分别表现出对称的红色、绿色和蓝色CPEL光谱,|gEL|因子分别为8.8×1042.3×1032.0×103。使用MR-TADF材料的器件显示出对称的蓝色、蓝绿色和绿色CPEL光谱,|gEL|因子分别为1.0×1033.6×10-32.2×103

2.基于非手性铱(III)配合物的CP-OLED器件R/S-D1, R/S-D2R/S-D3的性能: (a) 归一化的EL光谱, (b) 电流效率亮度曲线, (c) 外量子效率亮度曲线, (d) – (f)R/S-D1, R/S-D2R/S-D3CPEL光谱、gEL -波长曲线.

3.基于非手性MR-TADF材料的CP-OLED器件R/S-D4, R/S-D5R/S-D6的性能: (a) 归一化的EL光谱, (b) 电流效率亮度曲线, (c) 外量子效率亮度曲线, (d) – (f) CPEL光谱、gEL -波长曲线.

据我们所知,这是基于手性空穴传输材料的CP-OLED产生CPEL的首次报道,在器件中手性空穴传输材料起到了“有机偏振片”的作用,可以将普通光转化成圆偏振光,为新型CP-OLED器件的设计提供了新的研究思路。该工作发表在Adv. Mater. (2024, DOI: 10.1002/adma.202311857)上,博士研究生钟笑笙为论文第一作者,郑佑轩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项目92256304U23A20593的大力支持!