高效橙-红色热激活延迟荧光材料的设计合成及其在有机发光二极管中的应用

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热激活延迟荧光(TADF)材料已经逐步发展为新一代的发光材料并在有机发光二极管(OLED)领域普遍应用。在蓝、绿光TADF材料蓬勃发展的同时,红光TADF材料却由于能隙定律的限制而发展相对滞后。为了解决高效红光TADF材料和器件的短缺问题,采用不同的分子设计策略,开发了一系列高效橙-红光TADF材料,并应用于TADF-OLED中。在第一部分工作中,采用二次受体修饰的方法成功设计合成了两种新的橙-红光TADF材料CN-BP-TPA和CF3-BP-TPA。实验结果显示,引入二次受体能够促使波长红移,并有效提高ΦPL和器件效率。连接不同的二次受体导致CN-BP-TPA和CF3-BP-TPA的器件性能有较大差异。在掺杂型器件中,基于CN-BP-TPA的器件效率为 26.0%、76.8 lm W-1和 61.1 cd A-1,波长达到了 580 nm。而基于 CF3-BP-TPA的器件效率仅为16.6%、59.2 1m W-1和50.9 cd A-1,波长为555nm。在非掺杂型器件中,器件效率受到严重的浓度猝灭效应的影响而显著降低,波长则红移了超过20 nm。二次受体的引入促进了新材料发光波长的红移、光致发光量子产率(ΦPL)和器件性能的提高,这为如何设计高效红光TADF材料提供了新思路。在第二部分工作中,采用了更强的供体和受体,同时改善了分子刚性,最终获得了两种新材料DPPZ-DMAC和DPPZ-2DMAC。更强的供体和受体促进了发光波长的红移,而更好的刚性结构有利于抑制非辐射衰变过程,提高材料效率。在掺杂型器件中,当掺杂浓度为6 wt%,DPPZ-DMAC的效率最优,器件效率为27.8%、64.2 lm W-1和59.7cdA-1,发光波长和 CIE 坐标分别为 598 nm 和(0.55,0.44)。这是目前橙-红光TADF-OLED的较好结果之一。然而,受到强的非辐射衰变过程的影响,DPPZ-2DMAC的器件效率较差,在掺杂比例同样为6 wt%时的器件效率仅为 10.3%、10.71m W-1和 10.6 cdA-1,波长为 634nm,CIE 坐标为(0.62,0.36)。这项工作说明增强供体/受体的供电子/吸电子能力、改善分子刚性,是获得高效的橙-红光TADF材料的良好手段之一。在第三部分工作中,采用了多供体策略开发了两种橙-红光TADF材料2,7,12-triTPA-BPQ 和 2,7,12-triDMAC-BPQ。得益于高的 ΦPL(84%),2,7,12-triTPA-BPQ获得了良好的器件性能,EQEmax达到了 25.1%,波长为590nm,CIE坐标为(0.53,0.46)。基于2,7,12-triDMAC-BPQ的掺杂型OLED器件的波长红移到了 620 nm,CIE坐标为(0.59,0.39),但EQEmax仅为7.5%。本工作表明了,增加供体数量并兼顾有效的反向系间窜越(RISC)过程,是获取高效橙-红光TADF材料的一个有效途径。
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