中國金宝搏入口188在純紅光OLED領域取得新進展
近日，188bet足球崔林松教授團隊與周蒙教授團隊以及北京信息科技大學柳淵教授團隊合作，提出了純紅光OLED材料設計新策略，開發了色純度接近NTSC紅光標準的純紅光發光材料，在純紅光有機電致發光二極管（OLED）效率和穩定性方面實現新的突破。相關研究成果以“Efficient and Stable Narrowband Pure-Red Light-Emitting Diodes with Electroluminescence Efficiencies Exceeding 43%”為題，于11月13日在線發表于期刊《美國化學會志》（Journal of the American Chemical Society）。
OLED憑(ping)借(jie)其(qi)超薄(bo)結構、高(gao)(gao)柔性(xing)和(he)自(zi)發(fa)(fa)(fa)(fa)光(guang)等特性(xing)，正迅速嶄露頭角，成為新一(yi)代高(gao)(gao)品(pin)質顯示與照明(ming)領域(yu)引領性(xing)技術。在OLED中，發(fa)(fa)(fa)(fa)光(guang)材(cai)料是(shi)(shi)關(guan)鍵功(gong)能(neng)材(cai)料，直接決定器件的性(xing)能(neng)。目前，藍光(guang)和(he)綠光(guang)發(fa)(fa)(fa)(fa)光(guang)材(cai)料的效率(lv)(lv)已(yi)經取得(de)了顯著進展，基本滿足商(shang)(shang)業(ye)化應(ying)用(yong)需(xu)求。然而，受“能(neng)隙”定律的制約，發(fa)(fa)(fa)(fa)光(guang)能(neng)隙越窄(zhai)，非輻(fu)射躍遷越強，這(zhe)使得(de)高(gao)(gao)發(fa)(fa)(fa)(fa)光(guang)效率(lv)(lv)與深(shen)(shen)紅(hong)光(guang)發(fa)(fa)(fa)(fa)射之間(jian)難以兼得(de)，嚴重制約了OLED顯示技術的商(shang)(shang)業(ye)發(fa)(fa)(fa)(fa)展。因此，如何提升深(shen)(shen)紅(hong)光(guang)發(fa)(fa)(fa)(fa)光(guang)材(cai)料的輻(fu)射躍遷速率(lv)(lv)和(he)反向系間(jian)竄躍速率(lv)(lv)，是(shi)(shi)實現(xian)高(gao)(gao)發(fa)(fa)(fa)(fa)光(guang)效率(lv)(lv)和(he)高(gao)(gao)性(xing)能(neng)純紅(hong)光(guang)OLED器件的關(guan)鍵科學問題。
研究團隊成員圍(wei)繞這一關(guan)鍵問題，創新(xin)性地提出(chu)了(le)高發(fa)光(guang)效率、高色(se)純(chun)(chun)和高穩定性的(de)(de)純(chun)(chun)紅光(guang)OLED材料設(she)計新(xin)策(ce)(ce)略。該(gai)策(ce)(ce)略通過(guo)在多重共(gong)振（MR）單元中引入二級(ji)給電子基團，并進一步延(yan)展其π骨(gu)架，形成不(bu)(bu)對(dui)稱的(de)(de)雜化(hua)長程和短程電荷轉(zhuan)移(yi)激(ji)發(fa)態(tai)（圖(tu)1）。基于(yu)該(gai)策(ce)(ce)略設(she)計的(de)(de)分子不(bu)(bu)僅展現(xian)出(chu)純(chun)(chun)紅光(guang)發(fa)光(guang)特性，而(er)且(qie)引入的(de)(de)長程電荷轉(zhuan)移(yi)激(ji)發(fa)態(tai)有助于(yu)降低單線(xian)態(tai)與三線(xian)態(tai)之間的(de)(de)能級(ji)差(cha)。同時，融合不(bu)(bu)對(dui)稱的(de)(de)咔唑單元增(zeng)大了(le)自旋軌道耦(ou)合（SOC），顯著提升了(le)反向系間竄躍速率，并提高了(le)輻射躍遷速率。（見圖(tu)2）。
圖1：相(xiang)關分子結構與設計(ji)策略
圖2：相(xiang)關分子(zi)的(de)穩態和瞬(shun)態發射光(guang)譜(pu)
理論計算結果進一步表明，第一激發單重態（S1）呈現以短程電荷轉移為主的不對稱的雜化長程和短程電荷轉移激發態。其中，基于MR母核的短程電荷轉移態特性賦予S1態大于0.4的振子強度，從而加速了輻射速率（kr = 2.17×107 s-1）。此外，短程電荷轉移主導的S1態結合剛性的分子骨架，使發光半峰寬保持在較窄范圍內（FWHM=0.14 eV）。與此同時，額外引入的長程電荷轉移特性有效縮小了單/三線態能級差，并通過不對稱咔唑單元顯著增強了自旋軌道耦合（SOC），大幅提升了反向系間竄躍速率（kRISC=1.61×10? s?1）（見圖(tu)3）。相(xiang)關系間竄躍和反(fan)向(xiang)系間竄躍的動力學過(guo)程進一步通過(guo)瞬態吸(xi)收光譜得到了驗證(zheng)（見圖(tu)4）。
圖3：相關分(fen)子的理(li)論計(ji)算結果(guo)
圖4：純紅色分(fen)子的瞬態吸收光譜
基(ji)于BNTPA分子作(zuo)為(wei)發(fa)光材料制備的OLED器(qi)件(jian)實現了(le)(le)35.2%的最(zui)大(da)外量(liang)子效(xiao)率，其CIE值為(wei)（0.657, 0.343），與NTSC紅(hong)(hong)光標準（0.67，0.33）非常接近，實現了(le)(le)純紅(hong)(hong)光OLED的新突破。此外，利用(yong)BNTPA作(zuo)為(wei)發(fa)光材料的磷光敏(min)化器(qi)件(jian)達(da)到了(le)(le)43.3%的外量(liang)子效(xiao)率（見圖5），并(bing)顯著提(ti)(ti)升了(le)(le)器(qi)件(jian)的穩(wen)定性(xing)，創下了(le)(le)目前紅(hong)(hong)光OLED器(qi)件(jian)的最(zui)高效(xiao)率水平。所提(ti)(ti)出的設計策略為(wei)開發(fa)高效(xiao)的純紅(hong)(hong)色MR-TADF分子提(ti)(ti)供了(le)(le)新的思路(lu)。
圖5：純紅色OLED器件的結構與性(xing)能(neng)
188bet足球博士生葛麗(li)爽、特任副研究員張偉為(wei)本工作并(bing)(bing)列第一作者。崔林松教授、周蒙教授、柳淵教授為(wei)該項成果的并(bing)(bing)列通訊作者。該工作得到了國家自然科學(xue)基金、188bet足球“雙一流(liu)”專(zhuan)項基金、188bet足球微納研究與制造中(zhong)心(xin)、188bet足球理化(hua)科學(xue)實驗(yan)中(zhong)心(xin)、188bet足球超級計(ji)算(suan)中(zhong)心(xin)以及北京并(bing)(bing)行(xing)科技股份(fen)有限公司高性(xing)能計(ji)算(suan)平臺等支持。
論文鏈接：//pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c13375
(化學與材料科(ke)學學院、精準(zhun)智能化學重點實(shi)驗(yan)(yan)室(shi)、中科(ke)院軟物質化學重點實(shi)驗(yan)(yan)室(shi)、科(ke)研部)
