Angew. Chem. ：基于硼二吡咯亚甲基的红色荧光材料用于高性能窄光谱红光有机发光二极管 |前沿用户报道

2023-10-18 14:21:58, WileyChem HORIBA科学仪器事业部

近年来，随着超高清柔性显示设备的需求不断增加，对于窄光谱有机发光材料和其相关器件OLED的研究备受关注。然而，相比于蓝光和绿光窄光谱发光材料的发展来说，红光窄光谱发光材料在能隙定律和合成上的挑战下，发展速度较慢。

四川大学游劲松教授和宾正杨教授团队已经在前期工作中相继报道了高效率蓝光窄光谱发光材料（Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202218405）和绿光窄光谱发光材料（Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202210210），并成功制备出高性能的窄光谱蓝光和绿光OLED器件。近日，该团队基于氟硼荧（BODIPY）骨架，结合分子内氢键和甲基屏蔽策略，开发了一类新型窄光谱红色荧光材料。利用超敏荧光（TSF）技术，制备了高性能窄光谱纯红光OLED器件。

研究表明，在BODIPY骨架上引入吡唑（PZ）单元，在获得显著红移发射的同时，由于分子内氢键抑制PZ单元的旋转，从而获得了窄光谱红色荧光材料 BF-PZ，其在甲苯溶液中发射波长为 616 nm，发射半峰宽（FWHM）为 25 nm，光致发光量子效率（Φ_PL）为88.5%。在 BODIPY 骨架的 meso- 苯基（A环）引入两个甲基（MeBF-PZ），不仅抑制了 A 环的旋转以降低 FWHM 至 21 nm，而且增加了 A 环与 BODIPY 母核间的二面角，以抑制 BODIPY 发光母核间的堆积，从而减小聚集淬灭发光，使 Φ_PL提高至 96.2%。此外，在 PZ 单元的苯环（B环）上进一步引入甲基（MeBF-MePZ），可使 Φ_PL提高至 99.0% 。

超敏荧光（TSF）技术结合了热活化延迟荧光材料（TADF）高激子利用率和荧光材料高 ΦPL 的特点，被认为是突破荧光材料电致发光效率的关键技术。要获得高性能 TSF-OLED，则要促进主客体间的 Förster 能量传递（FET）并抑制 Dexter 能量传递（DET）。通过系统性筛选了 500-600 nm 的 TADF 分子，最终选择了低 LUMO 能级的 NAI-DMAC 作为 BF-PZ 和 MeBF-PZ 的敏化剂，NAI-DPAC 作为 MeBF-MePZ 的敏化剂，由于 TADF 敏化材料的发射光谱和发光材料的吸收光谱具有较大重叠，从而实现高效的 FET 过程。此外，为了进一步促进三线态激子的上转化过程，选用了 TADF 分子32aICTRZ 作为主体材料，通过优化得到荧光发光材料：TAD F敏化剂：TADF 主体材料的最优掺杂比为 0.5: 30: 100，其具有较快的 FET 过程（k_FET~10⁷ s^-1）和相对较慢的 DET 过程（k_DET~10⁵ s^-1）。

器件结果表明，基于三种材料的 TSF-OLEDs 均呈现窄光谱红光发射，其中使用 MeBF-PZ 材料的最大外量子效率（EQE_max）为 18.3%，发射波长为 623 nm，FWHM为 30 nm，其 CIE 坐标为 [0.67,0.33]，符合国际照明委员会（NTSC）纯红光的标准。使用 MeBF-MePZ 材料的 EQE_max为 21.1%，发射波长为 604 nm，FWHM 为 30 nm。这项工作不仅突出了 BODIPY 衍生物在构筑窄光谱红光材料方面的重要性，同时也为进一步开发基于传统荧光材料的高性能窄光谱红光 OLEDs 提供了新的思路。

论文信息

Boron-Dipyrromethene-Based Fluorescent Emitters Enable High-Performance Narrowband Red Organic Light-Emitting Diodes Jiahui Liu, Junjie Liu, Prof. Dr. Haoyuan Li, Prof. Dr. Zhengyang Bin, Prof. Dr. Jingsong You

文章的第一作者是四川大学化学学院硕士研究生刘佳慧，通讯作者是宾正杨教授和游劲松教授。

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202306471

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