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.     

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.     

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。     

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...     

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。     

高分子热活化延迟荧光材料研究进展

高分子热活化延迟荧光材料能够利用热活化的反向系间窜越过程将三线态激子转变为单线态激子而发出荧光,理论上可以实现100%的内量子效率,突破了传统高分子荧光材料内量子效率不超过25%的极限,因而代表了未来低成本高效率高分子发光材料的发展方向。 近年来,高分子热活化延迟荧光材料在分子设计方面取得了重要进展,形成了主链型、侧链型和树枝状高分子热活化延迟荧光材料等材料体系,同时其器件性能得到了大幅提升,部分材料的器件效率达到了高分子磷光材料的水平。 本文从材料和器件两个方面,围绕高分子热活化延迟荧光材料的分子结构、光物理特性和器件性能,总结和评述了国内外研究者在该领域方向的研究进展,并分析了未来发展面临的机遇和挑战。     

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...     

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。     

基于硼氮杂稠环芳烃的多重共振热活化延迟荧光材料研究进展

近年来,多重共振热活化延迟荧光(multi-resonance thermally activated delayed fluorescence, MR-TADF)材料由于其优异的光物理性质和电致发光器件性能而受到广泛关注.这类材料通常以稠环芳烃骨架为基础,通过引入具有相反共振效应的缺电子中心(如硼原子)和富电子中心(如氮原子),诱导最高占据分子轨道(HOMO)和最低未占分子轨道(LUMO)在分子骨架中分别定域在不同原子上,从而获得小的单线态-三线态能级差(ΔEST),实现TADF的性质.与传统的给受体型TADF材料相比, MR-TADF材料具有刚性结构和局域电荷转移特征,有利于获得高色纯度的窄谱带发光和极高的量子效率,使其成为理想的发光材料并广泛应用于有机发光二极管(organiclight-emittingdiode,OLED)中.自2016年首例基于硼氮杂稠环芳烃的MR-TADF材料被报道以来,该领域取得了飞速的发展,但尚缺乏针对材料分子研究进展的系统总结.综述了基于硼氮杂稠环芳烃的MR-TADF分子的设计策略和合成方法,从分子骨架的发展、分子骨架的取代基修饰策略以及新型手性MR...     

蓝光热激子材料的研究进展

热激子荧光材料由于交错的能级排列,激子在电致发光过程中可由高位三重态通过反向系间窜跃转换到单重态,从而最大限度利用三重态激子,实现理论100%的最大内量子效率,这不仅突破了传统荧光材料和三重态-三重态上转换发光材料在激子利用上的限制,而且克服了热活化延迟荧光(TADF)材料在高电流密度下效率滚降严重的问题,因而在电致发光上显现出独特的优势.蓝光长期以来是有机光电全彩显示的短板.蓝光显示上,磷光材料和TADF材料的色纯度和稳定性往往不尽如人意,而热激子材料可实现更高品质的蓝光发射,即使在深蓝领域也能表现出不俗的器件性能.系统地综述了蓝光热激子材料的发光机理、设计准则以及近年来具有代表性的研究成果,并对其发展趋势进行展望.     

White Light Luminescence from a Homo-conjugated Molecule with Thermally Activated Delayed Fluorescence

Luminophores with tunable emission properties are appealing due to various applications. Among those properties, thermally activated delayed fluorescence (TADF) has been attracting enormous research interests. Herein, we synthesized a 9,9’-spirobifluorene based homo-conjugated molecule 1 , which connects a diphenylamino moiety as electron donor and a naphthalimide group as electron acceptor via 2,2’-positions of spirofluorene. Compound 1 displays dual emission behaviour with both blue and orange fluorescence. The one orange fluorescence around 555 nmshows sensitivity to oxygen and a prolonged lifetime of 284 ns in degassed toluene. Such characteristics imply TADF nature for this emission from a charge-transfer excited state. The other emission at 440 nm with blue colour displayed resistance to oxygen quenching and a normal fluorescence lifetime of 1.5 ns. Compared with control molecule, this emission band is assigned as conventional fluorescence from a localized excited state. In addition, dual emission property allows molecule 1 to be modulated to emit white photoluminescence in thin film with a CIE color coordinate of (0.25, 0.33).     

Through-Space Charge-Transfer Polynorbornenes with Fixed and Controllable Spatial Alignment of Donor and Acceptor for High-Efficiency Blue Thermally Activated Delayed Fluorescence

Through-space charge transfer polynorbornenes with fixed and controllable spatial alignment of donor and acceptor in edge-to-face/face-to-face stacking patterns are developed for achieving high-efficiency blue thermally activated delayed fluorescence (TADF). The alignment is realized by using the cis, exo-configuration of norbornene to confine donor and acceptor in close proximity, and utilizing orthogonal and dendritic structures of donors to provide either perpendicular or parallel stacking motif relative to acceptors. Compared to edge-to-face counterparts, polynorbornenes with face-to-face aligned donor and acceptor exhibit much larger oscillator strength and higher photoluminescence quantum yield. The resulting polymers exhibit deep blue (422 nm) to sky blue (482 nm) emission and TADF effect with reverse intersystem crossing rates of 0.4–5.9×10⁶ s⁻¹, giving the maximum external quantum efficiency of 18.8 % for non-doped blue organic light-emitting diodes by solution process.     

蓝色延迟荧光材料及器件的研究进展

有机发光二极管(OLEDs)作为新一代的显示技术,因其启亮电压低、厚度薄、能效高、响应速度快等优点,而被世界各国研究人员所关注。 有机电致发光材料及器件的发展一直备受关注,根据发光机理的不同,有机发光材料可以分为荧光材料和磷光材料。 蓝色荧光材料作为OLEDs发展中的重要部分,拥有磷光材料无法比拟的优势,近年来成为研究热点。 本文介绍了近年来国内外蓝色延迟荧光材料的研究进展,并展望了其发展前景和趋势。     

Design Approach of Lifetime Extending Thermally Activated Delayed Fluorescence Sensitizers for Highly Efficient Fluorescence Devices

In this work, a design approach of three thermally activated delayed fluorescence (TADF) emitters to extend the device lifetime of the TADF sensitized fluorescent devices was studied. Three TADF materials, 5-{4,6-bis[4-(tert-butyl)phenyl]-1,3,5-triazin-2-yl}-2-(10,15-diphenyl-10,15-dihydro-5H-diindolo[3,2-a:3′,2′-c]carbazol-5-yl)benzonitrile (tTCNTruX), 4-[3-cyano-4-(10,15-diphenyl-10,15-dihydro-5H-diindolo[3,2-a:3′,2′-c]carbazol-5-yl)phenyl]-2,6-diphenylpyrimidine-5-carbonitrile (PCNTruX) and 4-(4-{10,15-bis[4-(tert-butyl)phenyl]-10,15-dihydro-5H-diindolo[3,2-a:3′,2′-c]carbazol-5-yl}-3-cyanophenyl)-2,6-diphenylpyrimidine-5-carbonitrile (PCNtTruX), were synthesized as sensitizers for TADF-sensitized fluorescent organic light-emitting diodes. The two tTCNTruX and PCNtTruX TADF emitters were designed to have Dexter energy transfer with blocking groups either in the donor or acceptor unit of the donor–acceptor-type TADF sensitizer. The TADF materials showed small singlet–triplet energy splitting and a high reverse intersystem crossing (RISC) rate for effective sensitization of the fluorescent emission of the fluorescent emitter. tTCNTruX- and PCNtTruX-sensitized fluorescent devices showed maximum external quantum efficiencies (EQEs) of 17.7 % and 11.5 % in the yellow and red devices, respectively, which were higher than those of TADF-sensitized devices with the corresponding TADF sensitizer without a blocking group. Moreover, the device lifetime was also extended by employing the tTCNTruX and PCNtTruX sensitizers. This work demonstrated that the tTCNTruX and PCNtTruX sensitizers are effective to improve the maximum EQE and device lifetime of TADF-sensitized fluorescent devices.     

Asymmetric Host Molecule Bearing Pyridine Core for Highly Efficient Blue Thermally Activated Delayed Fluorescence OLEDs

In this study, two host materials, pCzBzbCz and pCzPybCz , are synthesized to achieve a high efficiency and long lifetime of blue thermally activated delayed fluorescence organic light-emitting diodes (TADF-OLEDs). The molecular design strategy involves the introduction of a pyridine group into the core structure of pCzPybCz as an electron-withdrawing unit, and an electron-donating phenyl group into the structure of pCzBzbCz . These host materials demonstrate good thermal stability and high triplet energy (T₁=3.07 eV for pCzBzbCz and 3.06 eV for pCzPybCz ) for the fabrication of blue TADF-OLEDs. In particular, pCzPybCz -based OLED devices demonstrate an external quantum efficiency (EQE) of 22.7 % and an operational lifetime of 24 h (LT₉₀, time to attain 90 % of initial luminance) at an initial luminance of 1000 cd m⁻². This superior lifetime could be explained by the C−N bond dissociation energy (BDE) in the host molecular structure. Furthermore, a mixed-host system using the electron-deficient 2,4-bis(dibenzo[b,d]furan-2-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine (DDBFT) is proposed to inhibit the formation of the anion state of our host materials. In short, the device operational lifetime is further improved by applying DDBFT. The carbazole-based asymmetric host molecule containing a pyridine core realizes a high-efficiency blue TADF-OLED showing a positive effect on the operating lifetime, and can provide useful strategies for designing new host materials.     

高效溶液法制备延迟荧光电致发光器件研究

本文以2-[对-N,N-二苯基氨基-苯基]-S-二氧硫杂蒽酮(TXO-TPA)为发光材料, 4,4',4"-三(9-咔唑基)三苯胺(TCTA) 为主体材料, 通过溶液法与真空蒸镀相结合的工艺,制备了高效延迟荧光型电致发光器件。为了考察不同电子传输材料对器件性能的影响,分别选取TmPyPB、TPBI、BCP、Alq₃作为电子传输层制备器件,并对器件的性能进行系统的研究。结果表明:由于1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBI)具有合适的HOMO/LUMO能级、高的电子迁移率以及高的三重态能级,利于电子的传输和激子的阻挡,以其为电子传输层的器件显示出最佳的性能,器件的开启电压低至3.6 V,电流效率达到16.2 cd/A,最大的EQE达到5.97%。     

以1,3-茚二酮为电子受体的热激活延迟荧光分子的合成及其在有机发光二极管中的应用

本文设计合成了一种新型电子受体2,2-二甲基-1,3-茚二酮,并将其应用于热激活延迟荧光(TADF)分子的设计中,合成了一系列具有不同发光性能的TADF分子:5-二甲基吖啶基-2,2-二甲基-1,3-茚二酮(IDYD),5-吩噁嗪基-2,2-二甲基-1,3-茚二酮(IDPXZ)和5,6-二吩噁嗪基-2,2-二甲基-1,3-茚二酮(ID2PXZ)。以IDYD为客体掺杂制备得到蓝光OLED器件,其CIE值为(0.27,0.31),最大外量子效率(EQE)为2.13%。以IDPXZ为客体掺杂得到橙光OLED器件,其CIE值为(0.43,0.53),EQE为1.31%。以ID2PXZ为客体掺杂得到黄光OLED器件,其CIE值为(0.41,0.54),EQE为2.55%。上述结果证明了以2,2-二甲基-1,3-茚二酮为电子受体可以得到不同发光颜色的TADF分子,并在全色OLED器件中具有一定应用前景。