超高清、廣色域有機發光二極管(OLED)顯示技術正引領行業發展新趨勢，然而符合BT.2020色域標準的OLED產品仍然稀缺，開發高色純度發光材料體系及相關技術將成為推動OLED產業升級的關鍵。其中，藍光材料的設計開發面臨著很大挑戰，尤其是其色純度、器件效率、效率滾降、穩定性等難以兼顧。
 

　　中國科學院福建物質結構研究所研究員盧燦忠課題組提出并闡述了多通道電荷轉移(MPCT)激發態的構筑與調控策略，開發出一類基于可調控MPCT激發態的深藍光熱活化延遲熒光(TADF)材料。
 

　　該研究以C1-N鍵連的雙咔唑衍生物為多功能電子給體(D1-D2)，以多重共振型硼氧稠環為電子受體(A)，設計合成了一類D1-D2-A型TADF分子。理論和實驗結果表明，這種三維分子結構可以構建包括空間電荷轉移、化學鍵電荷轉移和多重共振電荷轉移在內的多通道電荷轉移激發態。通過調節D1和D2單元的相對和總體給電子強度，可以對激發態的躍遷組成和能級進行精準調控，最終實現高效藍光發射和較高的反向系間竄越速率。同時，由于剛性三維結構和外圍惰性基團叔丁基抑制分子間非輻射能量轉移，材料的發光濃度淬滅效應得到顯著抑制。
 

　　除了發光性能，該類材料還表現出優異的熱穩定性。分子BO-BTC熱分解溫度達414?°C，玻璃化轉變溫度高達194?°C。以BO-BTC作為客體發光材料，實現了滿足BT.2020標準的高效深藍光OLED，器件最大外量子效率(EQEmax)為24.7%，色坐標為(0.156，0.038)，藍光指數超過232 cd A ?1。值得注意的是，在20-50 wt%的寬摻雜范圍內器件EQEmax均大于21%，展現出很小的濃度淬滅。同時，由于具有較高的反向系間竄越速率，BO-BTC還可以作為敏化劑使用，以BO-BTC作為窄譜帶藍光客體v-DABNA的敏化劑所制備的敏化藍光器件EQEmax達37.9%，色坐標為(0.118，0.106)，藍光指數高達308 cd A ?1。
 

　　基于BO-BTC的藍光OLED，無論是作為發光客體還是敏化劑，器件效率和色純度在同類器件中均表現突出，展現出應用潛力。研究結果表明，通過合理設計D1-D2-A型分子結構來構建和調控MPCT激發態，能夠有效解決深藍光TADF材料設計中發光效率、色純度和反向系間竄越速率難以平衡的關鍵問題。這種分子設計策略允許給受體在類型和數量上的多樣化組合，為開發超高清顯示所需的高性能深藍光材料提供了新的研究思路。
 

　　相關研究成果以Thermally Activated Delayed Fluorescence Materials Featuring Multi-Pathway Charge Transfer for High-Efficiency BT.2020-Compliant Deep-Blue OLEDs為題，發表在《德國應用化學》上。研究工作得到國家自然科學基金、福建省自然科學基金、閩都創新實驗室基金等的支持。
 

　　論文鏈接
 

 

分子設計策略
 

 

理論計算結果：激發態構型、能級、躍遷組成、旋軌耦合等
 

 

電致發光性能