实验室苏仕健教授团队:用于高性能窄带电致发光与护眼照明的高效三组分激基复合物
硼衍生的多重共振热活化延迟荧光(MR-TADF)材料兼具100%的激子利用和高的色纯度,在高清显示与护眼照明领域具有巨大的应用前景。但是这类材料的∆EST相对较大,通常表现出较低的反向系间窜越速率(kRISC)和长的激发态寿命,从而加剧STA和TTA过程,造成严重的效率滚降与短的操作寿命,因此,亟待提出有效的策略解决这一关键问题。
近日,华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室苏仕健教授课题组提出并证明了一个具有多个RISC通道的高效三组分激基复合物,并将其用作主体以制备窄发射及白光OLED器件,实现了破纪录的高效、低滚降MR-TADF OLED及护眼白光器件,有望拓展OLED在高清显示及护眼照明领域的应用。
激基复合物是一种CT态的发射,其HOMO与LUMO分别局域在完全分离的D和A基团上,减少的电子-空穴波函数的重叠可实现一个极小的∆EST,其高的kRISC有助于提升三线态激子的利用。然而,传统的激基复合物仅有一个本征的RISC通道,限制了非辐射三线态激子的上转换。同时,高浓度的激基复合物作为主体很难抑制能量传递的不完全以及DET过程导致的三线态激子损失。因此,本研究基于新设计的二元激基复合物p-PhBCzPh:PO-T2T,并适当引入一个高水平偶极取向的TADF分子(DspiroAc-TRZ),开发了具有多个RISC通道的高水平取向的三组分激基复合物。该三组分激基复合物表现出高的水平偶极取向,且具有多个RISC通道,多组分材料的共存稀释了相互之间的浓度,有效抑制了激子的猝灭,且增加的RISC通道有助于提升PLQY以及RISC速率,所获激基复合物OLED的外量子效率突破30%。
将上述激基复合物用作主体,进一步实现了高性能的窄带电致发光器件。得益于激基复合物抑制的激子猝灭,减少的终端客体激子捕获、缩短的激子寿命以及高的kRISC等协同因素,实现了高性能的天蓝和绿光MR-TADF OLED,其CEmax/ PEmax/EQEmax分别可达65.9 cd A-1/ 82.7 lm W-1/36.2%和141.3 cd A-1/ 177.6 lm W-1/40.3%,兼具低的启亮电压(2.5 V)以及超低的效率滚降(@1000 cd m-2,EQEs仍可达26.1%和30.0%)。通过结合以三组分激基复合物为主体的蓝光发射单元和橙红色TADF发射单元,获得了EQEmax大于30%且EL光谱稳定的双发光层护眼白光OLED。所提出的三元激基复合物复体主客体策略为开发高性能窄带和无蓝光危害的白光OLED提供了一种有价值的方法。
激基复合物所用分子结构,器件性能及分子动力学计算结果
相关研究成果以“Highly Horizontal Oriented TricomponentExciplex Host with Multiple Reverse Intersystem Crossing Channels forHigh-Performance Narrowband Electroluminescence and Eye-Protection WhiteOrganic Light-Emitting Diodes”为题发表在Advanced Materials上,其中通讯作者为苏仕健教授与李梦珂博士,第一作者为博士研究生刘邓辉。该研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等科研项目的资助。
原文链接:https://doi.org/10.1002/adma.202403584