圆偏振发光性质的热活化延迟荧光材料及电致发光器件

具有圆偏振发光性质的热活化延迟荧光(circularly polarized thermally activated delayed fluorescence,CP-TADF)材料,因其在数据存储、生物成像以及3D显示等领域的应用前景,受到学者们的广泛关注。基于此类材料所制备的圆偏振热活化延迟荧光器件展现出优异的器件性能。本文从圆偏振热活化延迟荧光材料的发光机理及分子设计策略出发,依据CP-TADF材料构筑方法的不同,概括了其结构设计策略,系统地综述了各种类型CP-TADF材料的分子结构和光电性能的关系及其在电致发光器件领域的应用,最后探讨了目前CP-TADF材料存在的问题,并展望了其未来发展前景及挑战。     

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.     

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。     

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。     

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。     

基于八氢联萘酚的大位阻手性发光材料构建及光电性质研究

以手性发光材料为发光中心制备能够直接发射出圆偏振电致发光(circularly polarized electroluminescence, CPEL)的器件, 即CP-organic light-emitting diode (CP-OLED), 在3D显示领域有极大的应用前景. 本工作设计了基于八氢联萘酚的手性热激活延迟荧光材料(S/R)-OBN-tBuCz, 八氢联萘酚作为有效的手性源, 而叔丁基咔唑取代的氰基苯作为高效发光部分. 八氢联萘酚外围较多的氢原子以及较大的叔丁基可以有效增加手性发光分子的空间位阻, 降低堆积效应, 抑制浓度淬灭, 有效提升器件的发光效率. 所合成的手性发光材料展现出明亮的绿光发射(523 nm)、高的荧光量子产率(85.2%)、较小的单线态-三线态能级差ΔE_ST (0.05 eV)和优秀的热稳定性. 圆二色(CD)与圆偏振发光(CPL)光谱显示出明显的对称圆偏振发光信号, 且溶液中的g_PL为+8.6×10^-4和–6.5×10^-4. 基于(S/R)-OBN-tBuCz的电致发光器件表现出优异性能: 起亮电压为3.9 V, 最大亮度为27709 cd•m^-2, 最大电流效率为43.8 cd•A^-1, 最大功率效率为33.5 lm•W^-1, 最大外量子效率为12.4%, 效率滚降很低, 并显示出明显的圆偏振电致发光信号, g_EL分别为+1.57×10^-3和–0.90×10^-3. 大位阻手性发光材料的设计有助于实现高效的CP-OLED, 该研究能促进手性发光材料及圆偏振电致发光器件等相关研究领域的发展.     

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.     

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.     

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。     

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.     

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.     

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。     

荧光/磷光混合型白光有机发光二极管的研究

白光有机发光二极管（white organic light-emitting diodes,WOLEDs）在全色显示、固态照明以及背光源等领域有巨大的应用前景,其研究备受关注.其中,荧光/磷光混合型WOLEDs因兼具荧光材料的长寿命和磷光材料的高效率,被认为是目前最有希望实现照明应用的器件结构.荧光/磷光混合型WOLEDs最重要的问题是要解决荧光材料的单线态激子和磷光材料的三线态激子的协同发光.为了避免单线态激子和三线态激子的相互猝灭问题,必须设计有效的器件结构.本文以两种不同三线态能级的蓝光荧光材料为研究对象,介绍了不同高性能荧光/磷光混合型WOLEDs的结构设计与性能.研究表明,载流子传输平衡的高效结构设计和激子分布宽范围内的有效调控是实现高性能荧光/磷光混合型WOLEDs的关键.     

有机小分子电致发光研究进展

有机电致发光具有发光亮度和发光效率高,材料易加工等传统的无机和液晶显示材料无可比拟的优点,并且可以通过改变分子结构或掺杂调谐发光的颜色.本文评述了近年来有机小分子电致发光材料的研究进展,简要介绍了有机电致发光的原理及其广阔的应用前景.     

小分子配合物电致发光材料研究进展

本文简述了有机电致发光及有机发光二极管的基本原理 ;概述了小分子配合物电致发光材料的最新研究进展 ,讨论了它们的光电性质、器件的发光效率和稳定性 ;展望了小分子配合物电致发光材料的前景.     

基于高激子利用率的第三代有机电致发光材料的研究进展

荧光OLED材料由于受到激子统计规律的限制,其能量利用效率小于25%.为了开发高效而价廉的OLED材料,突破激子统计规律的研究受到了广泛关注,目前的研究主要集中在三个方向:突破激子统计限制的共轭聚合物材料、三线态反系间窜越(RISC)的延迟荧光材料以及"热激子"(hot exciton)与杂化局域-电荷转移(HLCT)激发态材料.对近年来在基于高激子利用率的第三代有机电致发光材料的研究方面的进展情况进行综述,同时对其未来的研究前景进行了展望.     

含有吲哚并咔唑基团的热激发延迟荧光双极性主体材料的设计、合成及应用

设计合成了一种含吲哚并咔唑基团的有机电致发光主体材料10-苯基-10-(4-(7-苯基吲[2,3-b]咔唑-5(7H)-基)苯基)蒽-9-(10H)-酮(DphAn-5PhIdCz).通过核磁氢谱对其结构进行了表征,测试了它的紫外-可见吸收波长、荧光发射波长、荧光量子产率和瞬态荧光寿命等光物理性能,该材料具有双极性和热延迟荧光特性.通过将DphAn-5PhIdCz作为绿色发光体(ppy)2Iracac的主体,制备了高效低滚降的磷光有机电致发光器件(PhOLED),其最大发光效率达到56.12 cd·A-1,外量子效率15.70%,最大功率效率71.3lm·W-1.这些数据表明Dph An-5Ph IdCz作为Ph OLED主体材料在有机发光二极管(OLED)显示和照明具有较大的潜在应用价值.     

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.