虎门体育官方登录入口网:实验室赵祖金教授团队:纯有机室温磷光敏化材料在有机发光二极管中的应用
纯有机室温磷光(RTP)材料因其高激子利用率、单向激子辐射通道的优势,成为潜在的有机发光二极管(OLED)领域的核心发光材料。目前为止,RTP材料在OLED中的应用主要围绕其本征的发光特性开展,而将RTP材料作为敏化材料也是其潜在的应用价值之一。因此,关于RTP敏化材料的研究与发展亟待系统性的讨论和展望。
近日,虎门体育app下载官网发光材料与器件全国重点实验室的赵祖金教授总结了RTP材料的发展历程,以及这类材料在OLED器件中的应用。除了传统的OLED应用,关于RTP材料作为在敏化型OLED器件中的应用得到了系统性的整理,并做出了对未来发展的展望。
本文围绕RTP材料的分子设计、激发态调控及其在OLED中的应用展开,重点梳理了影响RTP性能的关键因素。
首先,文中从RTP的基本机理出发,分析了三重态激子的非辐射失活、三重态-三重态湮灭以及氧气淬灭等过程,并总结了提高磷光效率的主要策略,包括增强分子刚性、构建有利的晶体或聚合物环境,以及利用主客体相互作用限制分子运动(图1)。

图1. a) 晶体诱导磷光 b) 无定形聚合物相实现RTP发射 c) 主-客体相互作用诱导RTP发射
随后,文章系统讨论了自旋翻转过程的调控方法。根据El-Sayed规则,孤对电子、重原子效应以及通过D-A结构对分子轨道的调控均有利于增强自旋轨道耦合,促进系间窜越。此外,D-A型分子能够通过建立分子内电荷转移的特性,缩小单重态和三重态之间的能级差,进一步促进系间窜越过程。基于这些设计策略,在分子设计中引入推-拉电子基团、羰基等含有孤对电子的基团以及硫和硒等重原子,能够有效提升磷光辐射速率。
在OLED器件应用方面,本文介绍了RTP材料在OLED中的发展历程,并分析了长寿命的三重态激子引发的TTA、STA和TPA等损耗机制。相比传统TADF敏化材料,RTP材料由于其单向激子辐射通道的特性,能够减少激子在不同自旋态之间的反复循环,从而降低能量损失,提高OLED器件性能。

图2. 含羰基的高效RTP材料的分子式及OLED器件性能:a) XT-DPA, XT-tDPA,TXT-DPA和TXT-tDPA的器件性能 b) 2,3-PICz-XT及其敏化的客体材料的性能 c) 基于3,2-PICz-XT的非掺杂OLED器件性能 d)3,2-PICz-TXT及其敏化的客体材料的OLED器件性能
最后,文章总结了近年来以赵祖金教授为代表的学者开发的一系列含羰基受体的RTP材料的发展(图2)。这类含羰基的RTP材料不仅作为发光材料能够在OLED中实现卓越的性能,作为敏化材料时也能有效提升窄谱带材料的OLED器件效率,最高能够实现43.8%的外量子效率,超越了传统金属磷光材料的敏化效果。
