红光/近红外TADF发光材料BPPZ-PXZ和mDPBPZ-PXZ的设计合成及其在有机电致发光器件的应用研究
针对红光TADF材料非辐射跃迁强,易发生激子猝灭的关键科学问题,设计并合成了两个新型红光/近红外TADF发光材料BPPZ-PXZ和mDPBPZ-PXZ。
其中BPPZ-PXZ采用大平面刚性结构来**能量损失,但具有较强的分子间π-π相互作用;
而mDPBPZ-PXZ则在大平面刚性结构上引入吡啶环作为空间位阻以**分子间相互作用。两个材料在主客体掺杂体系中和非掺杂体系中表现出截然不同的性质。
图 1 BPPZ-PXZ 和 mDPBPZ-PXZ 的(a)构成图和(b)前线道路能级遍布图
另一方面,分子 BPPZ-PXZ 仅有一个能够自由旋转单键,这**的降低了分子的非辐射跃迁速率;
而分子 mDPBPZ-PXZ 中在 D-A 单键之外还存在两个可自由旋转的吡啶环。吡啶环的引入一方面轻度降低了分子刚性,而另一方面可以**分子 A 片段的 π-π 堆积(图 2b),从而降低非掺杂状况下的激子猝灭几率。
基于BPPZ-PXZ的掺杂体系表现出100±0.8%的PLQY,并在OLED器件实现了 EQE高达25.2%的红光发光
但近红外非添加元件**EQE仅为2.5%。而基于mDPBPZ-PXZ的红光掺杂OLED器件和近红外非掺杂器件的**EQE分别为21.7%和5.2%。
给出后果证实了原子核KBK刚性和前景位阻的调准这对于**红光TADF荧光涂料设计的概念的根本功用。Multi-resonance induced by boron and nitrogen atoms in opposite resonance positions endows a thermally activated delayed fluorescence (MR-TADF) emitter with a strikingly small full width at half maximum of only 26 nm and excellent photoluminescence quantum yield of up to 97.48 %. The introduction of a carbazole unit in the para position of the B-substituted phenyl-ring can significantly boost up the resonance effect without compromising the color fidelity, subsequently enhancing the performances of the corresponding pure blue TADF-OLED, with an outstanding external quantum efficiency (EQE) up to 32.1 % and low efficiency roll-off, making it one of the best TADF-OLEDs in the blue region to date. Furthermore, utilizing this material as host for a yellow phosphorescent emitter, the device also shows a significantly reduced turn-on voltage of 3.2 V and an EQEmax of 22.2 %.
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