FlexMat | 文章精选：浙江工业大学佘远斌教授、李贵杰研究员团队——基于三蝶烯的刚性四齿铂(II)配合物实现高效率高色纯度深蓝光OLED

有机发光二极管（OLEDs）作为新一代柔性显示技术的核心代表，凭借其超快响应速度和超薄特性，在高端消费电子品、可穿戴设备及智能界面领域展现出巨大应用潜力。然而，当前商用蓝光OLEDs主要依赖荧光材料，受限于自旋禁阻跃迁，无法有效利用三重态激子，导致器件效率低下。随着超高清显示（UHD）需求的日益增长，开发高效率深蓝光OLED（外量子效率EQE大于30%）并同时具备国际照明委员会（CIE）y坐标值小于0.15，且效率滚降小的特性，已成为该领域的关键研究重点。传统四齿铂(II)配合物的平面分子构型易引发分子间π-π堆积和主-客体相互作用，导致光谱红移和展宽，并引发严重的三重态-三重态湮灭（TTA）、三重态-极化子湮灭（TPA）及器件效率滚降。如何通过分子设计同时实现高效率、窄光谱的深蓝光发射与低效率滚降，是当前亟待解决的难题。

浙江工业大学佘远斌教授、李贵杰研究员团队从分子构型与激发态特性协同调控入手，创新性的将三蝶烯基团（Triptycene）与咔唑融合，构建了新型三维多环芳烃骨架7,12-二氢-5H-7,12-[1,2]苯并萘并[2,3-b]咔唑（BNCz），并在此基础上设计合成了两种基于新型三维刚性骨架的铂(II)配合物磷光材料PtJY1和PtJY2。进一步的，通过引入大位阻取代基（2,6-二异丙基苯基，dirPh或3,3″,5,5'',5″-五叔丁基-1,1'':3′,1″-三联苯基，PTBTP）增强分子刚性，将卡宾单元替换为苯基卡宾，有效抑制了分子间的相互作用和能量损失，同时优化了激发态特性。研究结果表明，PtJY2在掺杂薄膜中光致发光量子产率高达99%，其深蓝光OLED器件实现EQE_max为31.2%，CIE_y为0.133，电致发光半峰宽窄至19 nm，1000cd/m²亮度下效率保持27.8%，滚降仅为10.9%。该工作为开发高性能深蓝光磷光材料提供了有效的分子设计策略。

图1. PtJY1与PtJY2的设计理念、前线分子轨道分布及T₁态自然跃迁轨道分析

图2. 中间体1-Cl及目标铂(II)配合物PtJY1、PtJY2的合成路线

图3. PtJY1与PtJY2的X射线单晶衍射结构（氢原子已省略）

图4. 配体LJY1、LJY2及配合物PtJY1、PtJY2的紫外-可见吸收光谱、光致发光光谱、溶剂化效应、瞬态衰减曲线及热重分析（TGA）曲线

图5. PtJY1与PtJY2的静电势图对比、基态与激发态下配合物的偶极矩大小及矢量方向（黄色箭头）对比图、基态与激发态结构形变叠加对比图

图6. (A) 器件结构和功能层能级图；(B) 1000 cd/m²亮度下的电致发光光谱；(C) 电流密度-电压-亮度特性曲线；(D) 外量子效率-亮度特性曲线；(E) 电流效率-亮度特性曲线；(F, G) Pt(II)和Ir(III)的深蓝光器件（CIE_y< 0.15）在最大亮度、1000 cd/m²和5000 cd/m²亮度下的 CIE_y值与EQE 数据对比

本研究通过将三蝶烯基团引入四齿铂(II)配合物，成功构建了具有三维刚性结构的BNCz分子骨架，设计合成了新型深蓝光磷光材料PtJY1和PtJY2。实验结果表明，该分子设计策略有效抑制了分子间相互作用，增强了分子刚性，实现了高效率、窄光谱、低效率滚降的深蓝光发射。基于PtJY2的器件取得了31.2%的最大外量子效率、19 nm的超窄半峰宽和0.133的CIE_y坐标，同时在高亮度下表现出较低的效率滚降。本研究为开发高性能深蓝光磷光材料提供了新的设计思路。