有机电致发光器件（OLED）在现代生活中得到了广泛应用，逐步取代液晶成为显示的主流，所以开发下一代显示材料和技术非常的重要。而由于可以发射圆偏振发光（CPL），以手性发光材料为发光中心制备圆偏振OLED（CP-OLED）在未来的3D显示领域有重要的应用价值。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。
不对称因子（g）是衡量其CPL性能的关键，而一般的手性发光材料由于是电偶极跃迁允许、磁偶极跃迁禁阻，从原理上手性发光材料普遍g因子小。同时，目前手性TADF材料的构建大多采用的是手性微扰的策略，即通过不参与发光过程的手性中心结合相应的电子给-受体(D-A)结构。这种策略虽然容易构筑手性TADF材料，但手性中心对材料圆偏振发光性能的影响十分有限，g值普遍较小，限制了相关材料在平面3D显示中的应用。因此，通过设计新型的手性源和手性TADF材料来提高材料的g因子，并制备高性能的CP-OLED器件十分重要。
最近，研究院郑佑轩教授和王毅教授团队开发了新型的(R/S)-联萘砜基为手性源和电子受体基团，然后引入三个手性电子给体基团叔丁基咔唑、吖啶和酚恶嗪，得到了三个手性TADF材料(rac)-BPSTCZ、(rac)-BPSDMAC和(rac)-BPSPX，在甲苯溶液中的发射光谱峰位置分别为434、462和509 nm，属于深蓝光、纯蓝光和纯绿光材料。由于三个材料的单线态-三线态之间的能级差（ΔEST）只有0.11、0.095和0.06 eV，表明其具有较快的反系间穿越速率和高的发光效率。在除氧甲苯溶液中(rac)-BPSTCZ、(rac)-BPSDMAC和(rac)-BPSPX的光致发光效率分别为30%、41%和55%，而在掺杂薄膜中提高到69%、74%和88%，表明了其在高性能OLED器件中的应用潜力。
三个内消旋材料经过手性拆分得到了三对对映体(R/S)-BPSTCZ、(R/S)-BPSDMAC和(R/S)-BPSPXZ，并显示了镜像对称的圆二色（CD）吸收和CPL发射光谱。在甲苯溶液中的gPL因子分别为-4.9/+4.3×10-4、-4.6/+5.2×10-4和-6.7/+6.1×10-4，而在掺杂薄膜中由于分子之间的规律排列提高到-5.2/+6.0×10-3, -3.0/+3.0×10-3, -4.9/+5.1×10-3。制备的CP-OLED器件D-(S/R)-BPSTCZ、D-(S/R)-BPSDMAC和D-(S/R)-BPSPXZ的gEL因子分别高达+6.2/-5.5×10-3、+7.1/-6.4×10-3和+8.8-8.5/×10-3，高于大多数报道的基于手性TADF材料的器件数值。同时，基于BPSPXZ的器件的外量子效率最大能够达到28.5%，并且具有较小的效率滚降。
综上所述，我们的研究结果表明新开发的 (R/S)-联萘砜基手性源在设计合成高性能手性TADF材料和制备CP-OLED器件领域有重要的应用价值。该工作以“Chiral Sulfonyl Binaphthalene-Based Thermally Activated Delayed Fluorescence Materials for Circularly Polarized Electroluminescence”为题发表于Adv. Opt. Mater. (2024, 12, 230273)。
