蓝光热激活延迟荧光分子设计策略概述

热激活延迟荧光（thermally activated delayed fluorescence,TADF）分子由于三重态上的激子可以通过反向系间窜越到单重态并辐射发出荧光，因此在有机发光二极管（organic lightemitting diode, OLED）中理论上可以实现100%的激子利用率。具有TADF特性的发光材料融合了第一代荧光材料和第二代磷光材料的优点，不仅可以实现100%的内量子效率，还有助于降低器件的材料成本，被誉为第三代OLED发光材料，并成为突破高效稳定蓝光OLED瓶颈的潜在解决方案。本文从发光机理出发，系统阐述了高效稳定蓝光TADF分子的设计策略，包括高荧光量子产率、短延迟荧光寿命、窄发射光谱半峰宽、显著的水平分子取向和良好的光电稳定性等。本文旨在为高性能蓝光TADF分子的开发提供理论支持。最后，总结了当前蓝光TADF材料存在的问题，并对其未来的发展前景进行了展望。     

电子给体-受体型热活化延迟荧光蓝光材料研究进展

热活化延迟荧光材料由于其最低激发单重态和最低激发三重态之间的能级差较小,三重态激子可以通过反向系间窜越过程上转换到单重态,实现无贵金属添加的三重态激子参与的荧光发射,大大提高了发光效率,解决了传统荧光有机发光二极管(OLED)内/外量子效率(≤25%/≤5%)低下的问题;与磷光OLED相比,避免了使用贵金属,在造价方面具有更大优势.在类型众多的热活化延迟荧光(TADF)材料中,由于电子给体-受体型分子合成简单,性能出众而成为近年来的研究热点.另一方面,高效蓝光材料的稳定性及色纯度问题一直是该领域研究亟待解决的难题.本文将依据不同电子给受体单元,对电子给体-受体型热活化延迟荧光蓝光材料及其OLED器件的最新进展、发光原理和设计原则进行了简要综述,并对其发展作出展望.     

溶液加工型自主体热活化延迟荧光材料的研究进展

十年来,作为第三代有机发光二极管(organic light-emitting diodes, OLED)发光材料的热活化延迟荧光(thermally activated delayed fluorescence, TADF)材料备受学术界和产业界的广泛关注. TADF分子由于单重态与三重态之间的能级差较小,当受到环境热激活时,三重态激子可以通过反系间窜越转化为单重态,从理论上讲,可以实现100%的激子利用率.这一特性使得OLED器件外量子效率显著提高.溶液加工法具有成本低、方法简单、材料利用率高、可大面积生产等优势,是柔性及印刷OLED器件制备工艺的理想候选.具有良好的电荷传输能力的主体材料能有效降低激子密度和促进能量高效传递.利用自主体TADF材料制备的溶液加工型器件能有效平衡载流子传输和提升器件性能,同时在使用过程中可避免相分离,保持薄膜的均匀性和提高器件的稳定性.本综述总结了溶液加工型自主体TADF材料的研究进展.首先介绍了TADF材料的基本原理和研究意义,强调了溶液加工型自主体TADF材料在显示器件和照明器件等方面的应用潜力.然后详细讨论了溶液加工型自主体TADF材料的不同分...     

热活化延迟荧光蓝光小分子取代基效应的研究进展

近年来, 作为第三代有机发光二极管(organic light-emitting diodes, OLED)发光材料的热活化延迟荧光(thermally activated delayed fluorescence, TADF)材料受到了学术界和产业界的广泛关注. TADF分子由于其单线态与三线态之间的能级差较小, 三线态激子可以被环境热活化而通过反系间窜越上转换至单线态, 理论上可实现100%的激子利用率, 从而使得OLED器件外量子效率显著提高. TADF材料被认为是突破高效稳定有机电致蓝光发射瓶颈的潜在解决方案. 一般, TADF分子为含有电子给体(donor, D)和电子受体(acceptor, A)的纯有机推拉电子体系. 通过改变给体单元和受体单元的结构、数量和取代基及其位置可以有效调节TADF分子的单线态-三线态能级差、前线轨道分布、聚集态结构、电致发光颜色及其性能. 同时取代基在调控给、受体单元的推拉电子能力及TADF材料的分子构型、聚集态结构和稳定性等物化特性方面扮演着非常重要的角色. 本综述分别对D-A型和多重共振型TADF蓝光分子的取代基效应进行了综述, 以期为高效稳定的蓝光TADF分子的设计合成提供有效借鉴.     

喹喔啉类红光热活化延迟荧光材料研究进展

红光材料是显示三基色材料之一, 具有发射能量小、穿透能力强和背景荧光干扰小等优点, 被广泛应用于全彩显示、生物传感和光动力治疗等领域. 红光材料目前存在的问题主要有: (1)跃迁能级小, 其非辐射跃迁速率快, 导致量子效率普遍较低; (2)分子共轭较大, 存在较强的π-π堆积作用, 容易导致荧光淬灭; (3)分子设计需要更大的共轭, 在分子合成上较为困难. 热活化延迟荧光(thermally activated delayed fluorescence, TADF)材料作为具有全新的发光机制的材料能够通过反向系间窜越过程利用三重态激子发射荧光, 极大地提高了量子效率, 因此, 基于TADF机制的红光材料成为了近年来人们研究的热点. 由于结构的特点, 喹喔啉及其衍生物非常适合用来构建红光TADF分子. 从喹喔啉类TADF红光材料的分子结构视角出发, 对红光TADF材料的近年来的研究进行概述, 讨论分子结构对材料性能影响, 并且对其发展进行展望.     

圆偏振热活化延迟荧光材料及其器件的研究进展

圆偏振热活化延迟荧光材料具有分子结构易修饰、激子利用率高及圆偏振发光等特点,在光学信息存储、3D显示、发光器件和数据加密等领域具有广阔应用前景.利用此类材料作为发光层制备的圆偏振有机发光二极管,能够同时实现高发光不对称因子和理论上达100%的激子利用率,对发展低功耗和高性能有机发光二极管至关重要.近年来,通过不断的分子结构设计与优化,该类材料在有机发光二极管中的电致发光效率不断提高,但是仍然存在不对称因子低及效率滚降严重等问题.基于此,整理了目前已报道的圆偏振热活化延迟荧光化合物,重点讨论了其分子结构设计与光物理性质、圆偏振特性以及电致发光性能的关系规律,并对高性能圆偏振热活化延迟荧光材料的制备及其在有机发光二极管中的应用进行了展望.     

聚集诱导延迟荧光材料及器件研究进展

热活化延迟荧光(TADF)材料无需贵金属参与即可实现单线态和三线态激子的全利用,成为了有机电致发光的研究热点.但是目前大部分TADF材料都表现出严重聚积诱导发光猝灭现象,这对其应用和发展不利.聚集诱导延迟荧光材料作为一种新型TADF材料,具有独特的聚集诱导荧光增强现象引起科研工作者极大兴趣.基于聚集诱导延迟荧光材料分子设计及其光物理性能和器件研究具有重要意义.将依据不同电子受体单元,对聚集诱导延迟荧光材料的发光原理、设计策略及其有机发光器件的最新进展进行简要综述,并对其发展做出展望.     

基于铜金属有机配合物的热活化延迟荧光材料

具有热活化延迟荧光(thermally activated delayed fluorescence, TADF)特性的配合物可以同时利用单重态和三重态激子,因此发光量子效率较高,近年来受到广大科研工作者的关注。特别是铜金属有机配合物,最低单重态和最低三重态的能量差较小,又可以通过不同配体或取代基进行调节,所以具有较好TADF性能。本文根据配位原子的类型,汇总和分析了近5年具有TADF性质的铜配合物的结构特点和发光性能,并简要讨论了其在有机发光二极管(organic light-emitting diodes,OLEDs)中的潜在应用。     

热活化延迟荧光聚合物及其电致发光器件

热活化延迟荧光(TADF)聚合物,不仅具有小分子TADF材料高的激子利用效率特性,而且还具备分子多样性好、可溶液加工、低成本、以及易实现大面积柔性器件等诸多优势,在近几年受到广泛的关注并展现了良好的应用前景。本文从TADF聚合物分子设计原理、器件结构及发光机理出发,依据TADF聚合物的构筑方法不同,概括了其结构设计策略,详述了各种类型TADF聚合物的分子结构和光电性能及其在有机电致发光器件领域应用的研究进展,最后探讨了TADF聚合物存在的问题,并展望了其发展前景。     

蓝色有机电致磷光主体材料

有机电致发光(OLEDs)因其具有驱动电压低、主动发光、亮度高、视角宽、响应快、耐冲击与震动等特点,在平板显示与照明领域有着广阔的应用前景。磷光有机电致发光二极管(PhOLEDs)由于能够同时利用三重态和单重态激子,内量子效率从理论上可达到100%,从而克服了传统荧光OLEDs只利用单重态激子时效率25%的限制,在过去的几十年里受到业内人士的极大关注。但要实现三重态磷光,通常需要将重金属原子与主体材料进行掺杂,而重金属配合物的磷光寿命相对较长,容易引起浓度猝灭和三重态-三重态湮灭,所以需要找到合适的主体材料与重金属的磷光发射体进行掺杂来减少上述因素的影响从而得到高性能的电致磷光器件。本文综述了近年来国内外蓝色有机电致磷光主体材料的研究状况,并对空穴传输型、电子传输型和双极传输型的蓝色磷光主体材料按照官能团的不同进行了分类总结和评述,并对其光物理性质、热学性质、电化学性质及器件性能等作了详细归纳比较,最后展望了蓝色有机电致磷光主体材料的前景和发展趋势。     

主链为咔唑-吖啶给体/侧基为三联吡啶受体的热诱导延迟荧光共轭聚合物合成及发光性质

成膜性能优异的聚合物发光材料适宜于可溶液加工大尺寸显示及照明器件制作,赋予其热诱导延迟荧光(TADF)特征能够有效改善器件发光性能.本工作以苯环对位桥连三联吡啶的吖啶衍生物(ABTPy)为TADF单体、咔唑(Cz)衍生物为共聚单体,利用交叉偶联反应,控制TADF单体摩尔投料比为1%、5%、10%和50%,合成了4个主链为咔唑-吖啶给体/侧基为三联吡啶受体的共轭聚合物PCzABTPy1～PCzABTPy50.低含量TADF单元聚合物溶液的光致发光光谱显示了低聚咔唑片段和TADF单元的双峰发射,发光峰位是420和488 nm,聚合物薄膜仅出现单峰发射,发光峰由470 nm红移至508 nm.聚合物瞬态荧光衰减光谱均包含纳秒级瞬时荧光(12～15 ns)和微秒级延迟荧光(1.3～4.8μs),证实聚合物具有TADF特性.以聚合物为发光层的非掺杂溶液加工电致发光器件实现了蓝光发射,发光波长位于452～484 nm.其中,PCzABTPy10发光器件展示了最优的发光性能,最大外量子效率(EQE)为9.4%,启亮电压为3.0 eV.在亮度1000 cd/m²时,器件EQE仍保...     

敏化型电致发光器件原理与技术

近年来,高性能荧光有机电致发光器件(FOLEDs)的开发受到了广泛关注。由于荧光材料仅能利用25%的单重态激子辐射发光,FOLEDs的外量子效率(EQE)理论极限为5%。通过能量转移,充分利用主体分子的单重态与三重态激子敏化荧光客体发光,可以提高激子利用率。目前敏化型FOLEDs(SFOLEDs)的最高EQE已达26.1%。本文详细介绍了SFOLEDs的敏化原理和机制,并根据敏化机制的不同,系统地总结了热活化延迟荧光敏化、激基复合物敏化、三重态湮灭敏化和局域电荷转移杂化激发态(HLCT)敏化等各类SFOLEDs的材料与器件结构特点及其研究进展。最后本综述对该类器件的研究前景进行了展望,期待吸引更多专业的研究人员的研究兴趣,进而推动该领域的发展。     

三重态发光材料Cu4掺杂的PVK发光器件及特殊的发光增强机理研究

多种有机发光材料已被应用于电致发光（EL）器件的制备,其荧光效率远比无机发光材料高。与光激发直接产生单重态洋鬼子不同,电致发光过程是电子空穴分别由相反极性的电极注入（非成对电子注入）,三重态和单重态激子同时生成,按自旋统计理论预测,三重态和单重态子的比例为3：1。由于三重态的跃迁是自旋禁阻的,大部分有机分子的三重态激子发光效率极低,有机电致发光器件的最高交率限制在25％（对于光致发光效率100％的理想情况）。为进一步提高器件效率,人们开始设想和实施对通常认为是无效激发的75％的三重激发态进行利用,其关键是筛选出适于器件应用的高效率三重态发光材料,据此我们选择过渡金属配合物Cu4(C≡CPh4)4L2[L=1,8-bis9diphenyl phosphino)-3,6-dioxaoctane]（以下简称Cu4）进行了器件性能研究。     

分子筛限域碳点实现超长寿命热活化延迟荧光

正热活化延迟荧光(TADF)材料由于其较小的单重态-三重态能级差(ΔEST),三重态可通过反系间窜跃转向单重态而发出延迟荧光,从而获得潜在的高荧光量子效率。这类材料独特的发光性能使其在光电器件、生物成像、传感等应用方面展现出优势~(1,2)。但目前报道的TADF材料主要集中于纯有机材料和有机金属络合物,其延迟荧光寿命     

窄光谱磷光配合物的设计及电致发光性能

通过对螯合配体及辅助配体的设计与筛选, 构筑了一种全新的天蓝光铱金属配合物(MeFPyPy)₂Ir(dipcMePy)(简称MFPMP), 实现了三重态配体中心、 三重态金属-配体电荷转移和/或三重态配体-配体电荷转移跃迁类型混合比例较优化的发光过程. 以MFPMP作为发光体的磷光有机电致发光器件实现了半峰宽为52 nm, 最大发光波长为476 nm的窄光谱、 单峰型、 高亮度、 高效率天蓝光发射, 并在1000 cd/m²的实用亮度下保持了25%以上的外量子效率(EQE), 与目前报道的最高水平有机电致发光器件性能相当. 本工作为进一步开发色纯度更高、 更具有实用性的磷光配合物发光材料提供了一条可行的途径.     

用于电致发光器件的蓝光聚合物材料研究进展

聚合物电致发光材料成型加工简便、可大面积生产,可应用于大面积平板显示及固体照明器件。与红、绿光聚合物发光材料相比,蓝光聚合物电致发光材料在发光性能、材料寿命等方面仍然存在较大差距,这成为全色显示的瓶颈。通过在聚合物主链上引入大体积的取代基或侧链、形成具有三维空间共轭效应的支化结构或能量可转移的主客体结构等,来改善溶解性和光物理性能等,从而得到发光效率高、色纯度好、热力学性能优异且材料加工性能良好的蓝光聚合物电致发光材料。本文从材料设计的角度简要介绍了国内外蓝光聚合物发光材料的主要研究进展。     

利用三线态激子提高有机/高分子发光器件的量子效率

有机/高分子电致发光器件(O/PLED) 的发光效率远低于理论值,除器件结构有待优化之外,大部分三线态激子的能量没有得到利用是主要原因.近年来,利用三线态激子的发光来提高O/PLED的发光效率取得了积极的进展.本文从利用三线态激子的发光机制入手,综述了国内外在高效发光领域磷光材料利用的主要研究进展及发展方向。     

聚合物热激活延迟荧光材料的分子设计与器件性能

聚合物热激活延迟荧光(TADF)材料应用于有机发光二极管(OLEDs)中以来,取得了飞速发展,迄今为止已经报道了多种不同分子结构及性能优异的聚合物TADF发光材料.它们具有不含重金属的化学结构、100%的理论内量子效率和易于通过溶液加工进行大面积制造的优势.本文从分子结构和发光颜色2个角度总结了不同结构TADF聚合物的研究进展,重点介绍了我们课题组在长链型TADF聚合物设计与OLEDs器件性能方面的研究工作,探究TADF聚合物颜色调控与效率提升的途径,论述了TADF聚合物存在的问题与未来发展.     

基于给-受体结构的热活化延迟荧光材料

热活化延迟荧光（TADF）材料由于第一单线态（S₁）与三线态激发态（T₁）之间的能级差较小,使得三线态激子能够有效地系间窜越至单线态发光,实现100%的激子利用率,在有机发光二极管（OLED）等领域得到广泛应用,是目前有机电子学研究的热点之一。基于给-受体（D-A）结构构建TADF材料具有分子设计简便、易于制备、性能优异等特点,引起了人们的普遍关注。本文综述了基于D-A结构设计TADF材料的基本原则,依据给受体构筑单元的不同,概括了各类TADF材料的结构和性能特点以及在器件应用等方面的最新研究进展,最后总结了D-A结构型TADF材料尚存在的问题,并对其未来的关键研究方向进行了分析和展望。     

热激活延迟荧光材料的光物理行为及性能预测

热激活延迟荧光(Thermally activated delayed fluorescence, TADF)材料由于三线态激子可通过反系间窜越(Reverse intersystem crossing, RISC)转换为单线态激子,在有机发光二极管(Organic light-emitting diodes, OLEDs)中理论上可达到100%的激子利用率而被广泛关注。但实验上开发设计高性能TADF材料较为复杂且研究周期较长,理论研究可以从本质上建立材料结构-性能的关系,预测材料的性质并提供一定的分子设计策略。本文围绕高性能TADF材料的开发,从发光原理出发,系统阐述了分子的设计策略及光物理参数如材料单-三线态能级差(Single-triplet energy gap, ΔE_ST)、系间/反系间窜越速率、吸收/发射光谱、辐射/非辐射速率等的计算原理、计算方法和研究进展。最后我们探讨了TADF材料理论研究面临的机遇和挑战,通过对TADF材料的理论研究综述和研究前景的展望,期待吸引更多的研究工作者,推动该领域的发展和突破。