利用三苯基膦氧(TPPO)受体的打断共轭作用和诱导效应,与螺[吖啶-9,9'-芴](SFA)一同构建具有主体特性的蓝光TADF材料xSFACPO。通过改变SFA的数量对其位阻和分子内电荷转移作用进行调控,从而优化其主体和TADF性能。结果表明,在黄光客体的RISC效率明显高于蓝光客体时,二元白光器件的性能取决于蓝黄光客体间的三重态能量传递效率。因此,尽管其发光效率最低,但具有最高主体特性的SSFAPO实现了EQE超过25%、功率效率(Power Efficiency, PE)超过80 lm W-1的全TADF WOLED。
工作表明,利用膦氧基团的打断共轭效应,可在改变受体数量(1-3个)来调节分子内电荷转移(Intramolecular Charge Trhaisfer, ICT)作用强度的同时,基本不改变发光颜色(Chem. Mater., 2016, 28, 5667-5679)。
因此,他们以具有螺环结构的SFA和四面体构型的TPPO分别作为给受体构建蓝光TADF体系xSFAPO,其中SFA和TPPO具有相似的体积和位阻,从而进一步增强了主体特性。实验结果表明,xSFAPO的RISC效率(ϕRISC)和光致发光量子产率(ϕPL)与SFA数量成正比。这是由于增加SFA给体数量,增强了ICT作用。因此,xSFAPO的TADF性能的顺序为SSFAPO < DSFAPO < TSFAPO。
同时,SFA的大位阻效应可以有效抑制分子间相互作用导致的猝灭。尽管SSFAPO的SFA数量少于DSFAPO和TSFAPO,但通过其不对称分子结构和SFA与TPPO相似的位阻效应,SSFAPO展示出相当的抑制分子间猝灭效应的能力。更为重要的是,DSFAPO和TSFAPO的TPPO基团被更多的外围SFA基团包裹,这显然不利于基于分子间电荷交换的三重态Dexter能量传递。相反,SSFAPO中同时暴露的给受体基团则促进了与黄光客体间的Dexter能量传递。因此,xSFAPO的主体特性的顺序为SSFAPO > DSFAPO > TSFAPO。在二元共掺DBFDPO:30%xSFAPO:0.5% 4CzTPNBu白光薄膜中xSFAPO的浓度远高于黄光客体4CzTPNBu,同时,4CzTPNBu的RISC效率又远高于xSFAPO。
那么,为了更好地利用三重态激子,应增大4CzTPNBu对三重态激子的利用。瞬态荧光光谱测试表明,4CzTPNBu发光光谱中源于三重态激子的延迟荧光(Delayed Fluorescence, DF)组分比例与xSFAPO主体性质成正比,即SSFAPO > DSFAPO > TSFAPO(见图)。其中,BFDPO:30% SSFAPO:0.5% 4CzTPNBu薄膜中SSFAPO与4CzTPNBu对源于单重态的瞬时荧光(Prompt Fluorescence, PF)和DF的贡献分别达到了86%和90%,展现出最佳的激子利用互补性。同时,SSFAPO对三重态激子的适度利用则缓解了4CzTPNBu上发生的三重态浓度猝灭。因此,BFDPO:30% SSFAPO:0.5% 4CzTPNBu的光致发光和电致发光量子效率分别达到了95%和25%,明显高于基于DSFAPO和TSFAPO的白光体系。
相关结果发表在Advhaiced Functional Materials(DOI: 10.1002/adfm.202011169)上。
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黄光TADF分子BP-PXZ
黄光tCz-BP-PXZ
黄光tCz-PhBP-PXZ
基于三嗪并三氮唑的热活化延迟荧光材料
pDTCz-3DPyS
pDTCz-2DPyS
bis-PXZTRZ
tri-PXZ-TRZ
绿光TADF分子
bis-PXZ-TRZ
tri-PXZ-TRZ
TB-3PXZ
TB-2PXZ
TB-1PXZ
PXZ-TRZ
DACT-II