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AOM | 南工大刘睿,朱森强课题组:锁定给体策略实现高效纯绿光MR-TADF发光材料 |
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研究背景:
随着超高清显示技术的发展,满足BT.2020标准的高色纯发光材料成为OLED领域的重要研究方向。其中,绿光发射在实现宽色域显示中具有关键作用。然而,理想绿光不仅要求发射位于520–525 nm,还需要极窄的发射带宽,这对分子设计提出了极高要求。
多重共振热激活延迟荧光(MR-TADF)材料因其局域激发态特性,在实现窄带发射方面具有独特优势。但在绿光区域,通过传统的红移策略(如共轭扩展或供受体调控)往往会引入更强的分子柔性和长程电荷转移,从而导致光谱展宽。因此,实现高效率与高色纯度的协同优化仍是该领域的核心挑战。

文章概述:
近日,南京工业大学刘睿,朱森强课题组联合江苏三月科技股份有限公司,开发了一种基于“锁定给体(Locked-Donor)”的新型分子设计策略,构建了高刚性MR-TADF发光材料MRIN-DPCz。
该工作通过设计一种新型DPCz锁定给体单元,将其引入B-N多重共振骨架中,实现了结构刚性与电子结构的协同调控。与传统咔唑/吲哚供体相比,该锁定结构不仅显著抑制了分子构象自由度,还有效降低了激发态结构弛豫和振动耦合,从而在分子层面实现了窄带发射与高发光效率的统一。
基于这一设计,材料在光物理性质和器件性能方面均表现出优异表现,特别是在顶发射OLED中实现了接近BT.2020标准的高色纯绿光发射(CIEy值达0.75)及超过50%的外量子效率,展示了锁定给体策略在MR-TADF体系中的重要潜力。
图文导读:

图1.锁定给体策略与分子设计思路

图2.对ICz、DPCz、 MRIN-DPCz(LOCK)和CzBNIDID(FREE)的分子结构TD-DFT计算

图3.(a) MRIN-DPCz的计算单重态与三重态激发能级。(b) 激发态势能面及重组能的示意图。(c) MRIN-DPCz在激发态跃迁过程中的自然跃迁轨道(NTO)分布,同时包含各片段的贡献

图4.(a) MRIN-DPCz在甲苯中的紫外-可见光谱、荧光光谱和77 k下的磷光光谱。(b) MRIN -DPCz在甲苯中的瞬态光致发光衰减曲线

图5.(a) TE-OLED器件所用材料的器件架构及其HOMO与LUMO能级。(b) TE-OLED中使用的材料化学结构及名称。(c) EL光谱及器件及电致发光(EL)光谱。(d)器件EL光谱对应的CIE色度坐标及EQE/亮度曲线。(e)器件的电流密度与亮度随电压变化曲线
工作结论:
该工作提出了一种有效的锁定给体分子设计策略,通过构建高刚性、高共轭的DPCz结构,实现了对分子构象与激发态动力学的精准调控。与非锁定结构的CzBNIDID相比,MRIN-DPCz表现出窄带绿光发射、高光致发光效率以及优异的器件性能。特别是在磷光敏化顶发射OLED中,器件实现了超窄带发射(22 nm)、接近BT.2020标准的色坐标以及高达51.7%的外量子效率,体现出该策略在实现高效率与高色纯度统一方面的显著优势。
该研究表明,锁定给体工程为MR-TADF材料设计提供了一种具有普适性的思路,对于推动高性能显示材料的发展具有重要意义。
论文信息:
A Novel Locked-Donor-Based MR-TADF Emitter for Highly Efficient and Pure-Green OLEDs
Zhiyuan Chen, Qian Liu, Lai Hu, Chenglong Wu, Ruiqi Chen, Haolin Wang, Xudong Cao, Chong Li, Hongjun Zhu, Senqiang Zhu*, Rui Liu*
Advanced Optical Materials
DOI:10.1002/adom.71210
原文链接:
https://doi.org/10.1002/adom.71210
期刊简介:

Advanced Optical Materials是一个国际性的、跨学科的期刊,针对材料科学的同行评审论文,重点关注光-物质相互作用的各个方面。致力于光子学、等离子体、超材料等领域的突破性发现和基础研究。

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