近年来，热激活延迟荧光（TADF）材料由于其可以实现100%的内量子效率，得到了广泛的关注，被认为是继传统荧光材料和重金属配合物磷光材料之后最具有发展潜力的第三代发光材料。在过去几年中，TADF材料的电致发光性能获得了长足进步。在天蓝光区域，其外量子效率（ηext,max）已超过38%；在绿光区域，其ηext,max也已接近38%。而作为全色发光不可或缺的成分，受限于能隙定律，橙红光TADF材料的发展则明显滞后。截至目前，橙红光TADF材料的相关报道远少于蓝光和绿光TADF材料，并且基于橙红光TADF材料的OLED的ηext,max大多在30%以下。为了填补这一空白，目前亟待开发更高效的新型橙红光TADF材料。
该工作基于电子给体-受体（D-A）分子结构，通过结合苯羰基二苯并吩嗪(DPPM)受体和不同的吖啶类给体，构筑了五种新的纯有机TADF发光材料。研究表明，五种分子具有较小的ΔEST（0.03‒0.25 eV），有利于实现有效的RISC过程，从而使得这五种分子表现出优越的TADF特性。这五种分子的掺杂膜均获得了橙红光发射（563‒587 nm），并且具有高的光致发光量子产率（PLQY）为86%‒94%，较短的延迟荧光寿命（τdelayed）为37‒455 μs。然而，对于不含羰基的对比分子DP-SXAC，其表现绿光发射（528 nm），更大的ΔEST（0.34 eV），更长的τdelayed（1991 μs），以及更低的PLQY（60%）。这说明羰基的引入对材料性能的提高有显著的积极作用。此外，作者采用螺旋结构的吖啶供体促进了分子的水平偶极子取向，从而产生了较高的光取出。以该类化合物作为发光客体的有机电致发光（OLED）器件显示出很强的天蓝光橙红光发射（568–596 nm），并实现了出色的器件效率，最大的电流效率为95.3 cd/A；最大功率效率为93.5 lm/W，ηext,max达33.5%，这是迄今为止报告的发射超过560 nm的橙红光TADF材料的最高值。与之形成鲜明的对比的是DP-SXAC掺杂器件发射位于542 nm，器件效率仅为68.1 cd/A，62.9 lm/W和19.5%。同时，作者研究了DPPM-SXAX和对比分子DP-SXAC的器件寿命，结果表明DPPM-SXAC在1000和2000 cd/m2亮度下的寿命半衰期分别为101和19 h，均比DP-SCAC寿命要长（29和5 h），这说明羰基的存在并不会带来明显的负面影响，反而能在一定程度上提高器件的稳定性。商业公司也证实了其器件寿命结果。
综上所述，羰基的存在可以比较简单地实现分子发光性质的调控，实现了从绿光到橙红光的调控，并对改善延迟荧光和提高电致发光效率有显著的积极作用。该研究不仅是进一步拓展了含羰基分子在TADF材料中的应用，同时也为探索简单的新型橙红光TADF材料提供了提供了一条可行的思路。
组内博士江如明为该工作的第一作者，文章在线发表在Advanced Science （DOI: 10.1002/advs.202104435）。