基于多逆系间窜越通道的激基复合物发光体的有机发光二极管研究

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有机发光二极管(Organic light-emitting diodes,OLEDs)因为其自发光、可视角度大、响应速度快、对比度高、可制备柔性器件等优点,近年来成为了最受瞩目的显示技术之一。在OLED的发光材料中,热活化延迟荧光(Thermally activated delayed fluorescence,TADF)材料由于不利用贵重金属原子而可以实现100%的理论内量子效率,成为了当下的研究热点。与一般的TADF材料不同,激基复合物体系由于是分子间作用,而可以更加自然地实现前沿分子轨道(Frontier molecular orbitals,FMOs)的分离,这使其获得了极小的单三线态能级差(ΔEST),从而通过逆系间窜越(Reverse intersystem crossing,RISC)过程,实现三重态激子的上转换。相较于单分子TADF材料,激基复合物体系在作为发光体时,器件效率并不高,这是由于过小的荧光跃迁速率(kF)导致的。为了解决激基复合物发光体效率不高的问题,一种新的多RISC通道的策略被提出,我们基于这种策略,做了以下工作:(1)在已报道的聚合物激基复合物体系中,引入第三元小分子,构建了三元激基复合物体系PVK:PO-T2T:mCP,研究了其光物理性质和薄膜稳定性,并且以此为发光层制备了溶液法OLED器件。PVK:PO-T2T:mCP由于拥有两条RISC通道,表现出了极高的光致发光量子效率(Photoluminescence quantum yield,PLQY)值和更高的RISC速率,并且保持了PVK聚合物良好的成膜能力和薄膜稳定性。最终,基于此三元体系的溶液法OLED器件达到了最大21.9%的最大外量子效率(Enternal quantum efficiency,EQE),是目前已报道的唯一超过20%EQE的聚合物激基复合物器件;(2)设计合成了用于构建激基复合物体系的TADF材料TX-o-DMAC。与一般的TADF分子不同,在该TADF材料中,由于用中央的二苯醚基团削弱了分子共轭,分子内作用被削弱,在与电子给体材料13AB(1,3-bis(9,9-dimethylacridin-10(9H)-yl)benzene)相互作用时表现出片段的性质。在激基复合物体系13AB:TX-o-DMAC中,RISC通道存在于TX-o-DMAC分子内作用以及13AB和TX-o-DMAC的分子间作用。研究了以13AB:TX-o-DMAC为发光层制备的OLED器件的电致发光(EL)性质,达到了最大21.2%的EQE,相较对比的单RISC通道激基复合物mCP:TX-o-DMAC器件,器件效率显著提升。我们的研究充分证明,多RISC通道是一个提高激基复合物发光体效率的有效策略。通过该策略,激基复合物的RISC速率增加,大大提高了激子利用率,器件效率相较于普通的单RISC通道激基复合物有了明显提高。
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