多膦氧主体材料显著提升蓝光热激发延迟荧光器件性能

        热激发延迟荧光二极管作为新一代有机电致发光技术,在显示和照明领域具有广阔的应用前景。热激发延迟荧光材料可通过有效的反向系间窜跃过程实现三重态激子到单重态激子的转化,从而能够利用所有激子发光,实现高达100%的内量子效率。与同样具有高激子利用率的电致磷光材料相比,热激发延迟荧光材料中一般不含有重金属和贵金属成分,因此具有绿色节能环保、低成本等显著的优点。然而,由于电致发光过程涉及三重态激子和大极性电荷转移激发态,热激发延迟荧光器件往往存在严重的三重态-三重态湮灭和单重态-三重态猝灭现象,导致效率滚降比较严重。针对热激发延迟荧光染料的特点开发高性能主体材料是解决这一问题的有效途径之一。尽管如此,由于高色纯度的蓝光器件对主体材料的极性和能级等有苛刻的要求,目前主流的蓝光热激发延迟荧光主体材料的电学性质往往较差,导致器件的驱动电压偏高、效率稳定性下降。于是,开发电活性高能隙蓝光主体材料成为热激发延迟荧光领域重要的研究课题之一。

AM-xuhui

         针对这一问题,最近黑龙江大学功能无机材料化学教育部重点实验室许辉教授领导的磷基光电材料课题组利用多重共轭打断分子设计策略在“保持激发态能量不变的同时实现分子构型和电学性质的选择性调控”方面的优势,成功开发出一种多膦氧主体材料2,2′,4-三(二苯基次膦酰基)-二苯基醚(DPETPO)通过醚键和P=O键的打断共轭效应,DPETPO中所有苯基间的相互作用均被有效阻隔,从而获得了高达3.1 eV的三重态能级。DPETPO的外围二苯基膦氧基团和部分暴露的二苯醚基团在分子间形成了有效的电荷传输通道,其电子和空穴迁移率与双膦氧同系物相比提高了1-2个数量级。同时,DPETPO的不对称分子结构能够有效抑制分子间相互作用所导致的激子猝灭。以DPETPO为主体制备的蓝光热激发延迟荧光器件在获得良好的发光色纯度的同时,实现了低至2.8 V的启亮电压、高达23.0%的外量子效率以及在1000 cd m-2亮度下低至15%的效率滚降。这一结果不仅突破了热激发延迟荧光技术在超低压驱动高效蓝光发射上的瓶颈,进一步推动了此项技术的发展,而且可以作为一种普适性的分子设计策略在主体材料构建方面获得广泛的应用。相关工作发表在Advanced Materials(DOI: 10.1002/adma.201502772)。