基于主體材料DBTDPOFCz的藍(lán)光TADF分子，低成本有機(jī)電致發(fā)光器件應(yīng)用研究進(jìn)展

對TADF體系中主客體相互作用的本質(zhì)和作用渠道仍然缺乏系統(tǒng)和清晰的認(rèn)識。相對于其他顏色的TADF材料，藍(lán)光TADF材料的激發(fā)態(tài)偶極矩較低（約為11 Debye），因此大部分藍(lán)光TADF器件退而采用單極性主體材料，以**限度**主客體相互作用所導(dǎo)致的激子猝滅。然而，這不僅使得發(fā)光層中載流子傳輸失衡，進(jìn)而部分導(dǎo)致藍(lán)光TADF器件更為**的效率滾降等問題，而且大大限制了藍(lán)光TADF主體材料的選擇余地和優(yōu)化空間。這也成為藍(lán)光TADF體系設(shè)計中亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問題之一。

圖1藍(lán)光TADF器件的外量子效率與主體激發(fā)態(tài)偶極矩之間的關(guān)系。下側(cè)示意圖給出了在高激發(fā)態(tài)偶極主體和低激發(fā)態(tài)偶極主體中主客體之間的相互作用和能量及電荷傳遞過程。

針對這一問題，黑龍江大學(xué)許輝教授領(lǐng)導(dǎo)的磷基光電功能材料課題組設(shè)計制備了一組11種由相同給受體基團(tuán)構(gòu)成的雙極膦氧主體材料。通過改變功能基團(tuán)的數(shù)量和拼接方式使這一組材料的激發(fā)態(tài)偶極矩從21 Debye逐步降低到僅為2 Debye。實(shí)驗結(jié)果表明，通過主客體偶極-偶極相互作用，主體激發(fā)態(tài)偶極場能夠明顯惡化藍(lán)光TADF發(fā)光體的激子猝滅現(xiàn)象。隨著主體激發(fā)態(tài)偶極矩的增加，藍(lán)光TADF器件的**外量子效率線性降低，**降幅達(dá)到75%。從本質(zhì)上看，主客體間的共振能量傳遞過程必然伴隨著主客體偶極-偶極相互作用，使得主體激發(fā)態(tài)偶極場效應(yīng)并不受激子濃度的限制，因而對器件的**效率和效率滾降均有**影響。這也反映出此效應(yīng)具有作用范圍大等明顯的場效應(yīng)特征。

通過在給受體之間插入打斷基團(tuán)，研究團(tuán)隊成功將這一類雙極主體分子的激發(fā)態(tài)偶極矩降低至2 Debye，僅比其基態(tài)偶極矩高約0.5 Debye，且明顯低于常用藍(lán)光TADF材料的激發(fā)態(tài)偶極矩（大于10 Debye），從而將雙極特性和低激發(fā)態(tài)偶極矩這兩個看似相互矛盾的性質(zhì)成功整合在一起。其中一種主體材料DBTDPOFCz的藍(lán)光TADF器件的外量子效率達(dá)到21.6%，是目前基于雙極主體材料的藍(lán)光TADF器件所實(shí)現(xiàn)的**結(jié)果。特別是，在1000尼特的照明亮度下，DBTDPOFCz將其器件的效率滾降控制在創(chuàng)紀(jì)錄的9%，充分體現(xiàn)了雙極主體材料在平衡載流子和提**率穩(wěn)定性等方面的優(yōu)勢。

這一工作不僅為深入理解偶極場作用對光電器件性能的影響提供了一個普適性的思路，而且凸顯了主體工程，尤其是主客體相互作用調(diào)控，對實(shí)現(xiàn)**穩(wěn)定TADF器件的重要性，從而必將進(jìn)一步推動TADF技術(shù)真正走向?qū)嶋H應(yīng)用。