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杂化局域电荷转移多重共振分子的高性能窄带蓝光电致发光

来源 : 材料与化学化工学院     作者 : 材化学院     时间 : 2026-04-09

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下一代超高清显示器对有机发光二极管(OLED)的电致发光效率和色纯度提出了更高要求。为实现100%激子利用率,基于磷光和热激活延迟荧光机理的OLED被广泛开发,但这些材料激发态振动弛豫显著,导致光谱展宽(半高宽FWHM>40 nm)。多共振(MR)分子通过杂原子嵌入具有短程电荷转移特征,实现窄带发射。基于吲哚并咔唑(ICz)的MR材料虽实现窄光谱,但外量子效率(EQE)有限,亟需通过分子工程提升性能。

如何通过调控分子结构优化前线分子前线轨道分布与能级差,实现窄带发射与发光效率兼顾,在保留ICzMR材料窄带发射特性的同时,增强长程电荷转移(LRCT),构建杂化局域电荷转移(HLCT)体系,提升激子利用率进而提高器件EQE

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杭州师范大学卢华教授团队/华南理工大学赵祖金教授团队等,以ICz为核心,通过外围咔唑单元策略性扩展π-共轭,设计并合成两种新型MR发光体4CzmICz(间位异构体)和4CzpICz(对位异构体)。理论计算表明,给电子咔唑取代基引入ICz,构建HLCT体系,既保留MR材料的交替HOMO-LUMO分布以实现窄带发射,又通过D-A相互作用强化LRCT,增加反向系间窜越(RISC)效率。

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两种分子基态与激发态的均方根偏差仅为0.246-0.253 Å,重组能约0.22-0.23 eV,振动弛豫受抑,保障窄带发射。间位异构体4CzmICz在己烷中实现430 nm深蓝光发射,FWHM小至14 nm;对位异构体4CzpICz在甲苯溶液中发射峰为465 nmFWHM24 nm,且1 wt%掺杂薄膜中的光致发光量子产率达98.6%。以D14CzmICz)实现424 nm深蓝光发射(FWHM=27 nmCIE(0.167, 0.045)),峰值EQE5.7%D24CzpICz)实现468 nm纯蓝光发射(FWHM=29 nm),峰值EQE19.5%。采用TSPO1/mCP共主体构建激子敏化体系,S14CzmICz)的FWHM缩小至24 nmS24CzpICz)的峰值EQE提升至25.0%,最大亮度7679 cd/m²,蓝光指数203 cd·A⁻¹·CIEy⁻¹,在初始亮度1000 cd/m²下的T₉₀(亮度衰减至90%的时间)为5.8小时,优于多数窄带蓝光HLCT OLED

该工作为高效窄谱带蓝光HLCT-OLED分子设计提供了新思路,发表于Chemical Science上(DOl: 10.1039/d5sc06259d)。


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