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用于高性能单色和暖白光OLED的具有延迟荧光的多功能双极发光材料
发布时间：2020-09-03     作者：harry   分享到：
现下，生物碳变色电感（OLED）以它生产成本费用较低、韧性、有使用率、相对较度中等职业益处，在显视和照明灯具等多方面显视出惊人的提升升值空间。另外，磷光产品的变色有使用率，激子转化率理论上上更是高达**，是现下市扬时应用有很多的变色产品。以至于，商业应用磷光产品依耐于珍贵金属件化学元素，如铱和铂，所以通畅很高。
近年来，具有热激活延迟荧光（TADF）性质的纯有机发光材料成为了OLED领域的研究热点。TADF材料通常拥有较小的单重态-三重态能级差（ΔEST ≤ 0.3 eV），从而可以通过快速的反向系间窜越（RISC）过程，充分利用OLED中的电激子，实现了大于20％的器件外量子效率（ƞext）。但是，由于三重态激子寿命长，大多数磷光材料和TADF材料在OLED中都存在非辐射跃迁过程，如聚集和浓度引起的猝灭，三重态-三重态湮灭（TTA），单重态-三重态湮灭（STA）等，这**地限制了它们的实际应用。
为了解决该问题，需要发展能够**减轻激子湮灭的TADF材料。其中，减少分子间的π-π相互作用是开发**TADF材料的**策略，通过该策略制备的材料在纯膜中具有高的光致发光量子产率（ΦFs），并且具有显着的延迟荧光。这样的发光材料通常对掺杂浓度不敏感，意味着它们可以用于**率非掺杂OLEDs以及具有各种掺杂浓度的掺杂OLEDs。另一方面，由于掺杂技术在OLEDs中被广泛应用，因此主体材料的设计对于获得**率的OLEDs也至关重要。对于掺杂的OLEDs，激子可以在主体上形成（即Langevin复合），然后通过Förster能量转移和Dexter能量转移到客体；激子还可以通过载流子捕获直接在客体中形成。激子的复合行为会直接影响器件的表现。研究表明，以TADF材料作为主体时，若要实现高的激子利用率，就要使激子在主体上复合，并通过RISC和**的能量转移在客体材料上进行辐射跃迁。这种器件工作机制下，主体的三重态激子浓度较高，因而主体分子的TTA过程是不可忽视的。因此，TADF材料无论是要作为**的OLED发光体或是主体，都要降低其分子间相互作用力，以**激子的湮灭。
【成果简介】
近日，华南理工大学唐本忠院士团队赵祖金教授等人设计合成了一种新型发光材料（SBF-BP-DMAC）。作者研究了材料的晶体和电子结构、热稳定性、电化学行为、载流子输运、光致发光和电致发光性能。SBF-BP-DMAC表现出聚集增强发光（AEE）行为，且在固态下有**的延迟荧光效应。此外，作者还发现该材料具备优良的双极载流子传输能力。这些特性使SBF-BP-DMAC可以作为优良的OLEDs的发光材料和主体材料。以SBF-BP-DMAC为发光材料，非掺杂OLEDs的更大电致发光（EL）效率为67.2 cd A–1、65.9 lm W–1和20.1％，而掺杂OLEDs的更大EL效率为79.1 cd A–1、70.7 lm W–1和24.5％。作者将代表性的橙色磷光材料Ir(tptpy)2acac掺杂到SBF-BP-DMAC中用于OLEDs的制备，实现了88.0 cd A-1、108.0 lm W-1和26.8％的**的EL效率。进一步，作者以上述橙色磷光发光层为基础制备了二元荧光-磷光杂化暖白光OLED，正视EL效率高达69.3 cd A-1、45.8 lm W-1和21.0％。这些OLEDs在高亮度下的效率滚降幅度都很小。如此卓越的EL性能表明，多功能的SBF-BP-DMAC在显示和照明领域有巨大的应用潜力。该成果以题为“A Multifunctional Bipolar Luminogen with Delayed Fluorescence for High-Performance Monochromatic and Color-Stable Warm-White OLEDs”发表在了Adv. Funct. Mater.上。论文的作者为华南理工大学博士生曾嘉杰，通讯作者为华南理工大学赵祖金教授。
【图文导读】




图1 SBF-BP-DMAC的结构表征


A）SBF-BP-DMAC的单晶体设计；
B）SBF-BP-DMAC的学术前沿路轨方法论测算；
C）SBF-BP-DMAC在多晶体中的积聚方式英文和碳原子间主动意义。




图2 SBF-BP-DMAC的热稳定性与循环伏安特性
A）SBF-BP-DMAC的热重进行分析（TGA）和差示扫锚量热（DSC）弧线；
B）SBF-BP-DMAC的嵌套循环伏安弧线。




图3 SBF-BP-DMAC的光谱表征
A）SBF-BP-DMAC在THF溶液（10-5 mol L-1）中的吸收光谱和SBF-BP-DMAC在纯膜中的PL光谱；
B）SBF-BP-DMAC在不同水分数（fw）的THF-水混合物中的PL光谱，其中SBF-BP-DMAC的浓度为10-5 mol L-1；
C）SBF-BP-DMAC在10-5 mol L-1THF溶液和无氧条件下的纯膜中的瞬态衰减PL光谱。




图4 非掺杂器件和掺杂器件的器件结构和性能表征
A,B）的使用SBF-BP-DMAC做亮光相关素材的A）非夹杂集成电路芯片和B）夹杂集成电路芯片的集成电路芯片架构和相关素材能级；
C）G1-G4器件的外量子效率-亮度图。插图：G1-G4在10 mA cm-2下的EL光谱和G1在10 mA cm-2下的照片；
D）G1-G4配件的亮度对比度-电压降-直流电压孔隙率拟合曲线。




图5 器件O1-O4的器件结构和性能表征
A）配件O1-O4的配件型式和资料能级；
B）电子元件O1-O4的外量子错误率-色温-工作电压错误率特征参数；
C）功率器件O1-O4的EL光谱仪；
D）配件O1-O4的瞬时电流相对密度-电阻值-色彩饱和度的身材曲线。




图6 器件W的器件结构和性能表征
A）电子元件W的电子元件构造和能量消耗图；
B）电功率器件W的外量子速率-亮度对比度-电功率速率基本特性；
C）电子器件W的交流电硬度-电流值-曝光度曲线图；
D）器件W在10 mA cm-2时的EL光谱；
E）配件W中射层（EML）的分子式架构。




图7 器件H1（孔）和E1（电子）的电流密度-电压图
A）配件H1（单空穴）和E1（单智能）的电流量孔隙率-电流值图；
B）SBF-BP-DMAC的电场依赖性迁移率（μ）。




图8 Ir(tptpy)2acac和SBF-BP-DMAC的光谱表征
A）Ir(tptpy)2acac在10-5 mol L-1 THF溶液中的吸收光谱和SBF-BP-DMAC在纯膜中的发射光谱重叠；
B）SBF-BP-DMAC（膜I）和3 wt％Ir(tptpy)2acac：SBF-BP-DMAC（膜II）的纯膜的瞬态衰减PL光谱；
C,D）单空穴元元器件封装封装H2和H3，与单電子元元器件封装封装E2和E3；
E）以SBF-BP-DMAC为核心体的PhOLED的任务原理。
【小结】
该团队设计合成了一种绿色发光材料SBF-BP-DMAC，并对其进行了系统研究。SBF-BP-DMAC具有较高的热稳定性、形貌稳定性和电化学稳定性，并表现出**的AEE、延迟荧光和双极载流子传输能力。SBF-BP-DMAC可作为发光材料和主体材料用于制备性能**的非掺杂和掺杂OLEDs。利用SBF-BP-DMAC作为发光材料，非掺杂和掺杂OLEDs的高EL效率分别为67.2 cd A−1、65.9 lm W−1、20.1%和79.1 cd A−1、70.7 lm W−1、24.5%。同时，通过构建Ir(tptpy)2acac: SBF-BP-DMAC掺杂体系，获得了**的橙色PhOLEDs，其EL效率高达88.0 cd A−1、108.0 lm W−1和26.8%。更重要的是，通过使用非掺杂TPE-TAPBI膜作为蓝光发射层、Ir(tptpy)2acac: SBF-BP-DMAC掺杂膜作为橙光发射层，制备了光谱稳定的二元暖白光OLED，其具有69.3 cd A−1、45.8 lm W−1和21.0%的更大正视EL效率。在SBF-BP-DMAC作为主体橙色磷光器件中，通过Langevin复合、RISC和**的Förster能量转移，**地降低了三重态激子浓度，**了高亮度时的效率滚降。以SBF-BP-DMAC为发光材料或主体材料的OLEDs的**性能表明了其实用性、多功能性在照明光源和显示设备中的巨大应用潜力。
文献链接：A Multifunctional Bipolar Luminogen with Delayed Fluorescence for High-Performance Monochromatic and Color-Stable Warm-White OLEDs（Adv. Funct. Mater.， 2020，DOI:10.1002/adfm.202000019）