研究背景：

自热活化延迟荧光（TADF）机理被成功应用于有机发光二极管（OLED）以来，基于该原理的有机发光材料取得了迅速的发展。尽管基于TADF小分子的真空蒸镀型OLED器件在效率和稳定性方面已基本满足产业化需求，但其高昂的制造成本以及难以兼容于大面积柔性显示设备的问题，仍制约着其进一步发展。相较之下，溶液加工型OLED器件可通过旋涂或喷墨打印等低成本技术实现制备，展现出良好的应用前景。为此，开发兼具优异成膜能力和良好热稳定性的高性能聚合物或树枝状TADF发光材料，成为实现高效溶液加工型OLED的关键。然而，采用聚合物发光层的OLED器件由于效率受限，仍难以实现商业化。相比之下，树枝状发光材料因其具有精确的分子结构和确定的分子量，同时其大位阻结构可有效扩大分子间距离，显著缓解聚集诱导猝灭（ACQ）效应，展现出独特的优势。此外，通过模块化设计的给受体结构，树枝状分子可实现单重态与三重态激发态能级差（ΔEST）的有效调控，并优化激子衰减动力学行为。然而，目前基于树枝状TADF发光层的溶液加工型OLED器件的性能仍与真空蒸镀器件存在差距。因此，开发性能优异的树枝状TADF发光材料仍是提升溶液加工型OLED效率的重要研究方向。

文章概述：

近日，青岛科技大学闫寿科、刘玉超团队，联合北京化工大学任忠杰团队报道了一种基于对称破缺策略设计合成的高效非对称树枝状TADF材料DMAC-XT-TCz。该材料以氧杂蒽酮（XT）为电子受体，二甲基吖啶（DMAC）为电子给体，并引入三叔丁基咔唑（TCz）作为树枝状给体单元。为揭示其结构优势，团队同时合成了两个对称结构分子TCz-XT和DMAC-XT作为对照，系统研究了它们的光物理性质及其在溶液加工型OLED器件中的性能表现。

研究表明，DMAC-XT-TCz的非对称结构可将简并的激发三线态能级转化为孤立三线态，显著提升三线态的多重度，进而实现高达7.8×10⁵ s^-1的反向系间窜跃速率（kRISC）。基于该材料制备的溶液加工型OLED器件，经优化后外量子效率在最大值（EQEmax）和1000 cd m^-2亮度下分别达到33.7%和27.5%，为目前文献报道中TADF树枝状分子的最高值。此外，将DMAC-XT-TCz作为敏化剂用于敏化MR-TADF分子TCz-BN，所得器件的EQE_max达30.2%，电流效率高达117.7 cd A^-1。该工作提出的对称破缺分子设计策略，为开发高性能树枝状TADF发光材料、推动溶液加工型OLED效率提升提供了新思路。

图文导读：

图1. 新设计的对称发光分子TCz-XT和DMAC-XT，以及非对称发光分子DMAC-XT-TCz的分子结构。对称和非对称发射分子的激发三线态能级（Tn）分布示意图

图2.(a) 闭环受体的分子设计策略示意图。计算得到的DMAC-BP-tBu3Cz和DMAC-XT-TCz在优化的S0（黄色）和S1（蓝色）几何结构之间的均方根位移（RMSD）。(b) (c) DMAC-XT、(d) (e) DMAC-BP-tBu3Cz和(f) (g) DMAC-XT-TCz的重组能相对于振动频率的关系

图3.三种发光分子的稳态和瞬态光物理性质。(a) TCz-XT、(b) DMAC-XT和(c) DMAC-XT-TCz在77 K和300 K下的紫外-可见吸收光谱和荧光光谱，以及在77 K下的磷光光谱。(d) TCz-XT、(e) DMAC-XT和(f) DMAC-XT-TCz在稀释溶液（10^-5 M）中的溶剂化显色PL光谱。(g) TCz-XT、(h) DMAC-XT和(i) DMAC-XT-TCz基掺杂薄膜在空气和真空环境下于300 K测得的瞬态PL衰减特性

图4.三种新设计发光分子的EL性能。(a) 能级图和器件结构。(b) 器件在6 V电压下的EL光谱。(c) 电流密度-电压-亮度（J-V-L）曲线。(d) 最大电流效率（CEmax）和最大功率效率（PEmax）随电流密度的变化。(e) 外量子效率（EQE）随亮度的变化。(f) 基于TADF树枝状发光分子、发射峰在400至610 nm范围内的代表性溶液加工型OLED的最大EQE总结

图5.采用DMAC-XT-TCz作为敏化剂的高效荧光（HF）OLED的EL性能。(a) 能级图和器件结构。(b) TCz-BN的紫外-可见吸收光谱以及TCz-BN和DMAC-XT-TCz在甲苯溶液中的PL光谱。插图：TCz-BN的分子结构。(c) HF OLED的EL光谱。插图：带有CIE坐标的HF OLED照片。(d) J-V-L曲线。(e) 电流效率（CE）和外量子效率（EQE）随电流密度的变化。(f) 基于多共振TADF（MR-TADF）发光分子、发射峰在400至625 nm范围内的代表性溶液加工型OLED的最大电流效率（CE_max）总结

感谢国家自然科学基金( 52103220、52273164、62441403)、山东省自然科学基金项目( ZR2022ZD37和ZR2023QE078)、山东省高校青年创新科技支撑计划( 2023KJ097 )、青岛市自然科学基金项目( 23-2-1-75-zyyd-jch)的资金支持

论文信息：

High-Efficiency TADF Dendritic Emitters Enabled by Synchronously Inhibiting Degenerated Triplet Excited States and Structural Relaxation Toward Solution-Processed OLEDs with EQE Over 33%

Xiaoxiang Yu，Wei Ping，Chengshuang Song，Jinyang Zhao，Lei Hua，Junjie Wang，Shian Ying，Yuchao Liu*，Zhongjie Ren*，Shouke Yan*

Advanced Science

DOI:10.1002/advs.202524183

原文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202524183

期刊介绍：

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