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许辉教授课题组在Adv. Mater.上发表首例单一主体的全色热激发延迟荧光器件
 添加时间:2016/08/31 发布: 管理员
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最近热激发延迟荧光(Thermally Activated Delayed Fluorescence, TADF)材料及器件成为有机电致发光(Organic Electroluminescence)领域的研究热点。大多数的TADF发光体基于给受体结构的纯有机分子,利用其接近于0 eV的单线态-三线态能级差所带来的高效反向系间窜跃实现三重态激子到单重态激子的转化,从而获得100%的内量子效率。然而,TADF分子强的分子极性及其器件中高的三重态和单重态激子浓度导致比较严重的三线态-三线态湮灭(TTA)和单线态-三线态湮灭(STA)效应,因此,主客体掺杂的发光层结构被广泛采用。与电致磷光器件不同,TADF主客体材料在分子结构和性质上的高度相同性容易导致主客体分子间的猝灭效应,这进一步加大了高效TADF主体材料开发的难度。因而,虽然高效单色TADF器件已有报道,目前仍没有一种主体材料能够胜任全色TADF器件,而全色电致磷光主体材料则屡有报道。

IAM团队许辉教授课题组基于其前期提出的短轴连接策略基础上设计合成了一种新型的螺环芳香膦氧化合物4-二苯基膦酰基(螺芴-9,9'-氧杂蒽) (4-Diphenylphosphinoylspiro[fluorene- 9,9'-xanthene], SFXSPO)主体体材料,在螺芴-9,9'-氧杂蒽(Spiro[fluorene-9,9′-xanthene, SFX)中氧杂蒽的柔性结构有利于实现扭曲构型,为进一步调整分子构型保留了较大空间。利用邻位取代二苯基膦氧(Diphenylphosphine oxide, DPPO)基团的大位阻效应成功获得了高度扭曲的SFX核,不仅破坏了氧杂蒽基团的平面性,而且迫使芴基导向分子的一侧。这种高度扭曲的分子构型进一步也增强了分子刚性和非对称性,从而极大地抑制了分子间相互作用,并在其固态薄膜中形成了高度无序的分子堆积模式。因此,SFXSPO的高度扭曲构型能够有效抑制其掺杂薄膜中客体间、主体间和主客体间可能存在的所有分子间相互作用,从而在最大程度上抑制碰撞导致的猝灭效应。加上其刚性结构对结构松弛的有效抑制以及高激发态能级和良好电学性能,以SFXSPO为主体的蓝、绿、黄绿、黄、橙色和全TADF互补型白光TADF器件均获得了顶尖的器件性能,其器件的最大外量子效率分别达到17.9%、19.7%、19.6%、22.5%、13.9%和19.0%。其中,黄光和白光器件的内量子效率接近100%,是目前基于TADF技术的最好结果。此工作为开发高效全色TADF主体材料,解决TADF器件结构复杂、效率衰减迅速等关键问题提供了一条可行途径。

该工作得到了来自国家自然科学基金、教育部新世纪优秀人才支撑计划等的资助和支撑。

 

文章链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201506286/full

文章附件:许辉-AM-2016-Twisted Spirocyclic Phosphine Oxide Delayed Fluorescence Diodes.pdf


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