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Chem. Eur. J. :基于吖啶酮的主体材料实现低效率滚降绿色磷光及热激活延迟荧光OLED

大连理工大学刘迪课题组与西京学院姚瑞娟课题组以吖啶酮为母体,合成了两个分子结构高度扭曲、热稳定性好、载流子传输平衡的双极性主体材料。该类化合物作为绿色磷光及热活化延迟荧光的主体材料,有效地抑制了发光器件在高亮度下过快的效率衰减。


有机电致发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)具有柔性可折叠、自发光、广视角、低能耗等优点,在平板显示和照明领域得到了广泛的应用。发光效率较高的磷光材料和热活化延迟荧光材料激子寿命较长,导致器件在高电流密度下效率衰减迅速。通过主客体掺杂制作发光层,可以有效地解决这一问题。掺杂有效地降低了激子浓度,缓解了发光层中由于激子相互作用而导致的淬灭效应。文献上通常采用兼具电子和空穴传输性能的双极性材料作为OLED发光层的主体,可以有效地实现主客体之间的能量传递。然而,该类材料仍不能避免高亮度下器件快速的效率滚降。

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基于上述考虑,作者以刚性的吖啶酮作为电子受体基团,通过苯环或吡啶环将咔唑基团连接至吖啶酮上,获得了两个刚性强、分子结构高度扭曲的化合物AC-Ph-Cz和AC-Py-Cz。密度泛函理论计算结果表明,咔唑的引入并未影响吖啶酮母体的前线轨道能级分布,而是充当了“分子内主体”的作用。当分子吸收光能,咔唑首先被激发到达激发态,并将能量传递给吖啶酮基团,吖啶酮受激发并辐射跃迁发光。以AC-Ph-Cz和AC-Py-Cz作为绿色磷光及热活化延迟荧光OLED的主体材料,取得了良好的器件性能。其中,以AC-Py-Cz作为主体的绿色磷光OLED,最大外量子效率为25.2%,在1000 cd m-2的亮度及10000 cd m-2的高亮度下,效率分别衰减了1.6%及15.9%。为了明确这类化合物抑制效率滚降的机制,作者对绿光OLED发光层掺杂薄膜的发光动力学进行了研究,结果显示掺杂薄膜具有较高的辐射跃迁速率与非辐射跃迁速率(kr/knr )比,表明发光层中的激子主要通过辐射跃迁发光失活而不是非辐射跃迁产热失活。两个主体材料分别掺杂磷光客体Ir(ppy)3薄膜的表面形态研究表明掺杂薄膜的表面平整,有利于发光层中载流子的传输,从而获得理想的器件性能。


在这项工作中,作者通过简单的方法合成了两个器件性能优良的双极性主体材料,并研究了该类材料抑制高亮度下器件效率衰减的原因,对拓宽双极性主体材料的种类及其应用潜力具有潜在的意义。

文信息

Acridone-Based Host Materials for Green Phosphorescent and Thermally Activated Delayed Fluorescent OLEDs with Low- Efficiency Roll-Offs

Ruijuan Yao, Di Liu, Huihui Wan, Yongqiang Mei, Jiahui Wang, Rui Cai, Huimin Zhang, Yuzhen Zhao, Zemin He


Chemistry – A European Journal

DOI: 10.1002/chem.202202269




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