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研究院开发出新型手性发光材料和圆偏振有机电致发光器件
来源: | 作者:马鞍山南大演就演 | 发布时间: 2024-04-07 | 129 次浏览 | 分享到:

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OLEDCP-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(rac)-BPSPX,在甲苯溶液中的发射光谱峰位置分别为434462509 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0.110.0950.06 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(rac)-BPSPX的光致发光效率分别为30%41%55%,而在掺杂薄膜中提高到69%74%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(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/+5.2×10-4-6.7/+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)-BPSTCZD-(S/R)-BPSDMACD-(S/R)-BPSPXZgEL因子分别高达+6.2/-5.5×10-3+7.1/-6.4×10-3+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)

 

 


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