一種具有多共振(multi-resonance, MR)效應(yīng)的TADF新范式已經(jīng)出現(xiàn)，引起了研究者們的關(guān)注，它具有克服TADF基于上述D-A結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)的驚人潛力。在MR-TADF分子的設(shè)計中，以**的DABNA類似物為代表，三苯基硼烷核被平面化并穩(wěn)定，通過與氮原子(胺基部分)連接來構(gòu)建一個剛性多環(huán)芳烴框架，由相互正交的硼/氮原子引發(fā)反共振效應(yīng)。
將吸電子亞胺和供電子胺引入Cz-B骨架中，可以實現(xiàn)寬色域內(nèi)的窄帶發(fā)射。通過這種方法，在從深藍(lán)色到黃色(461-571 nm)的寬可見光范圍內(nèi)，使用相同分子體系且不影響窄帶光譜特征的情況下，實現(xiàn)了**的電致發(fā)光顏色調(diào)諧。使用該家族可調(diào)色MR-TADF發(fā)射器可制備量子效率高達(dá)19.0-29.2%和極佳顏色純度的深藍(lán)至黃光范圍有機(jī)發(fā)光二極管。
圖1. 作者在本文中重點(diǎn)研究以Cz-B作為母體結(jié)構(gòu)的MR分子。在中部氮原子的同位加入額外的供電子基團(tuán)，如咔唑，被證明是獲得紅移發(fā)射的一種策略。通過這一設(shè)計原則可以擴(kuò)展到更大的融合多環(huán)π體系，首次實現(xiàn)了深紅色MR-TADF。
**，作者合成了四種類似的材料，γ-Cb-B、Cz-B、TCz-B和DACz-B，以驗證方法的實用性。根據(jù)密度泛函理論(DFT)計算的預(yù)測，對于γ-Cb-B，用γ-咔啉(吡啶并[4,3-b]吲哚)亞胺取代Cz-B的兩個咔唑亞基，使分子具有更高的S1和T1能量，從而具有更短的發(fā)射波長，同時保持固有的MR分子的優(yōu)勢特征。
圖2. a) 四個MR-TADF發(fā)射器在脫氧甲苯溶液(10-5 M)中的紫外/可見吸收(左)和熒光光譜(右)。b) 溶液在365 nm紫外光照下發(fā)出的深藍(lán)色至黃色輻射圖片。c) 在摻雜濃度為1 wt%時，在oCBP (γ-Cb-B)或mCBP (Cz-B, TCz-B和DACz-B)基質(zhì)中4個MR-TADF發(fā)射體摻雜薄膜的穩(wěn)態(tài)PL譜和d) 瞬態(tài)PL衰減曲線。e) 真空沉積在石英襯底上的摻雜薄膜的PL圖像。
表1. MR-TADF發(fā)射器的光物理性質(zhì)。Stokes位移低至17-32 nm，即分子基態(tài)(S0)和激發(fā)態(tài)S1之間的幾何變化小，**導(dǎo)致光譜半峰寬(full width at half-maximum, FWHM)非常小(23-34 nm或0.13-0.14 eV)。根據(jù)其熒光和磷光峰估算，四種化合物的ΔEST值低至0.09-0.14 eV。
圖3.a) 以γ-Cb-B、Cz-B、TCz-B和DACzB為MR-TADF發(fā)射器的OLEDs材料的能級圖和化學(xué)結(jié)構(gòu)。b) 在1 mA cm-1下測量的EL光譜。c) 電致光發(fā)射圖像及其在CIE色度圖中的顏色坐標(biāo)。d) 電流密度-電壓-亮度(J-V-L)特性和e) 器件的外部量子效率(external electroluminescence quantum efficiency, EQE) L plots圖。
表2. OLED器件的EL性能對比。其中，λEL代表1 mA cm-1下的EL**發(fā)射峰位置，CE代表**電流效率，PE為**功率效率，CIE為電致發(fā)光的CIE色度坐標(biāo)。
總之，利用多功能分子工程方法，作者設(shè)計和開發(fā)了一個新的MR-TADF材料家族，可以顯示從深藍(lán)到黃色的窄帶發(fā)射。通過將吸電子亞胺和供電子胺引入常見的硼MR骨架(Cz-B)，可以實現(xiàn)系統(tǒng)的低色移和低色移窄帶TADF發(fā)射，允許在寬可見范圍內(nèi)**的發(fā)光顏色調(diào)諧，而不降低固有的高φPL。因此，相應(yīng)的窄帶深藍(lán)到黃色OLED獲得了較高的**EQEs為19.0-29.2%，具有理想的電致發(fā)光顏色純度。作者認(rèn)為，通過對供電子和吸電子官能團(tuán)的合理選擇和整合，本研究可以為進(jìn)一步探索具有吸引力的顏色可調(diào)有機(jī)硼MR-TADF發(fā)射體提供基礎(chǔ)。該裝置的效率仍有改進(jìn)空間，相關(guān)研究正在進(jìn)行中。
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紅色TADF分子 TPA-DCPP
DCPPr-α-NDPA 紅色TADF分子
DCPPr-β-NDPA 紅色TADF分子
DCPPr-TPA 紅色TADF分子
DCPPr-DBPPA 紅色TADF分子
TADF敏化劑分子——BTZ-DMAC-4Br
BTZ-DMAC
BTZ-DMAC-R
DPA-BTZ-Br
多共振熱激活延遲熒光MR-TADF骨架BN-Cz
MR-TADF骨架BN-CP1
MR-TADF骨架BN-CP2
一價銅配合物(MAC*)Cu(Cz)作為TADF敏化劑
TADF（MR-TADF）材料
2,3-CZ
2,5-CZ
2,6-CZ
2,3-DPA
2,3-POA
溫馨提示：僅用于科研
小編zhn2022.01.21
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