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     

苯并噻唑酮类热活化延迟荧光材料的合成及其光电性能研究

以苯并噻唑-2-基(苯基)甲酮作为受体,具有强给电子能力的吩噁嗪和吩噻嗪作为给体构筑给体-受体(D-A)型分子,设计合成了两种具有聚集诱导发光(AIE)特性的热活化延迟荧光(TADF)红光材料3和4,并对它们的热稳定性、电化学性质、单晶结构、光物理性质和电致发光性能进行了系统研究.两种化合物具有较小的单三线态能级差(ΔE_ST,0.04和0.16 eV)以及微秒级延迟寿命(0.63和1.30μs),表现出明显的TADF特性.通过对比化合物在粉末状态下研磨前后的发射光谱,发现化合物4具有明显的力致变色发光现象.在纯薄膜下,两种化合物的发射峰分别为683和654 nm,光致发光量子产率(PLQY)分别为0.8%和3.6%.基于化合物3和4的非掺杂有机发光二极管(OLED)器件,均获得了纯红光发射(662和652 nm),器件的最大外量子效率(EQE)分别为0.15%和0.34%.虽然基于这两种化合物的器件发光效率有待提升,但它们的合成过程简便,能为开发苯并噻唑酮类TADF红光材料提供一定的启发.     

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.     

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。     

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.     

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...     

甲基修饰的咔唑/二苯砜基AIE-TADF蓝光材料及其OLED器件

以四甲基咔唑为电子给体(D)、 二苯砜为电子受体(A)构建了具有D-A-D结构的纯有机咔唑/二苯砜衍生物——9,9'-[磺酰基双(3,1-亚苯基)]双(1,3,6,8-四甲基-9H-咔唑)(TMe-mSOCz). 对所合成材料的光物理性能研究表明, TMe-mSOCz表现出明显的聚集诱导发射(AIE)和热激活延迟荧光(TADF), 延迟寿命和延迟荧光占比分别为2.26 μs和47.7%, 并具有良好的电化学稳定性和热稳定性. 基于TMe-mSOCz作为非掺杂发光层制备了有机发光二极管(OLED)器件, 其启亮电压(V_on)为3.5 V, 最大外量子效率为5.63%, 国际照明委员会(CIE)坐标为(0.18, 0.26). 在1000 cd/m²亮度下, 非掺杂器件的效率滚降非常小(7.1%), 色彩稳定性较好, 其具有窄的半峰宽(FWHM=72 nm). 研究结果表明, 在传统TADF分子给受体间引入甲基修饰有利于开发具有AIE特性与更高效的D-A-D型TADF分子, 这为基于AIE-TADF分子开发新型OLED器件提供了新途径.     

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.     

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...     

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...     

基于苊并[1,2-b]喹喔嗪为受体单元设计合成新型红光热活化延迟荧光分子

采用苊并[1,2-b]喹喔嗪(AQ)作为一种新的热活化延迟荧光(TADF)电子受体(A)基团,通过与强电子给体(D)基团吩噁嗪连接成D-A结构,合成出一种新型TADF分子10,10',10'-(苊并[1,2-b]喹喔嗪-3,9,10-三基)-三(10H-吩噁嗪)(AQ-TPXZ),该分子材料发射红色荧光.理论计算表明,该分子的轨道电子云重叠度很小.通过荧光和磷光光谱计算得出,其单线态-三线态能隙差为0.02eV.瞬态衰减测试显示AQ-TPXZ具有瞬时寿命和延迟寿命两种组分.以AQ-TPXZ为发光材料的有机电致发光器件(OLED)实现了红光发射,峰值位于624nm处.该器件的最大外量子效率为7.4%,高于传统的OLED的理论最大外量子效率(5%),这一结果不仅表明AQ-TPXZ为红光TADF分子,同时表明AQ可作为一种新的红光TADF电子受体片段.     

二苯乙烯基蒽聚集诱导发光材料体系的研究进展

具有聚集诱导发光(AIE)性质的有机荧光分子由于其扭曲的分子构型,在聚集态或固态表现出显著增强的荧光发射,避免了传统有机荧光分子的浓度猝灭现象,因而在光电器件、生物传感等领域有着广泛的应用.本文着重介绍了具有AIE性质的二苯乙烯基蒽(DSA)衍生物及其在高效固态发光材料、刺激响应材料、生物成像和生物与化学传感等领域的研究进展.     

基于卤素取代邻苯二甲酰亚胺新型有机发光材料的合成及其性能研究(英文)

方便地合成了三个含有卤素取代邻苯二甲酰亚胺与咔唑基团的新型有机发光材料Br-Al-Cz,Cl-Al-Cz和F-AI-Cz,发现它们不仅具有强的聚集诱导发光效应,而且显示膜态下热激活延迟荧光以及晶态诱导的室温磷光性质.尤其是化合物Br-Al-Cz表现出肉眼可见的长余辉室温磷光现象,因此在数据加密等中具有潜在用途.     

基于咔唑和三嗪单元的位点调控设计并合成高效蓝光热活化延迟荧光分子

利用咔唑作为给体基元、三嗪作为受体基元,通过有效组合和位点调控设计合成了两个发光机理-热活化延迟荧光(TADF)分子:m-CzTri和p-CzTri.这两个材料均发射明亮的蓝色荧光,且具有非常小的单线态-三线态激子分裂能.计算模拟表明,给体和受体基团分离了最高占据轨道(HOMO)和最低未占据轨道(LUMO),使它们之间交叠很小.此外,测试了它们的热学、电化学、光物理和器件性质,其中, m-CzTri作为发光分子的有机发光二极管(OLED)器件的色坐标为(0.15, 0.25),得到了高达18%的外量子效率.     

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...     

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.     

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。