红光/近红外TADF发光材料BPPZ-PXZ和mDPBPZ-PXZ的设计合成及其在有机电致发光器件的应用研究

针对红光TADF材料非辐射跃迁强,易发生激子猝灭的关键科学问题,设计并合成了两个新型红光/近红外TADF发光材料BPPZ-PXZ和mDPBPZ-PXZ。

其中BPPZ-PXZ采用大平面刚性结构来抑制能量损失,但具有较强的分子间π-π相互作用;

而mDPBPZ-PXZ则在大平面刚性结构上引入吡啶环作为空间位阻以抑制分子间相互作用。两个材料在主客体掺杂体系中和非掺杂体系中表现出截然不同的性质。

图 1 BPPZ-PXZ 和 mDPBPZ-PXZ 的(a)结构图和(b)前线轨道能级分布图

在该工作中，作者选用了较大刚性和大位阻的吩噁嗪（PXZ）作为 D 片段，两个材料的 A 片段同样是具有较大刚性稠环的结构（图 1a）。当D与A连接时，它们之间的大空间位阻可以使得分子前线轨道的完全分离（图 1b），从而表现出极小的电子交换能（ΔEST）。

另一方面，分子 BPPZ-PXZ 仅有一个能够自由旋转单键，这极大的降低了分子的非辐射跃迁速率；

而分子 mDPBPZ-PXZ 中在 D-A 单键之外还存在两个可自由旋转的吡啶环。吡啶环的引入一方面轻度降低了分子刚性，而另一方面可以抑制分子 A 片段的 π-π 堆积（图 2b），从而降低非掺杂状况下的激子猝灭几率。

基于BPPZ-PXZ的掺杂体系表现出100±0.8%的PLQY,并在OLED器件实现了 EQE高达25.2%的红光发光

但近红外非掺杂器件最大EQE仅为2.5%。

而基于mDPBPZ-PXZ的红光掺杂OLED器件和近红外非掺杂器件的最大EQE分别为21.7%和5.2%。

上述结果证明了分子刚性和空间位阻的调节对于高效红光TADF发光材料设计的重要意义。

Multi-resonhaice induced by boron haid nitrogen atoms in opposite resonhaice positions endows a thermally activated delayed fluorescence (MR-TADF) emitter with a strikingly small full width at half maximum of only 26 nm haid excellent photoluminescence quhaitum yield of up to 97.48 %. The introduction of a carbazole unit in the para position of the B-substituted phenyl-ring chai significhaitly boost up the resonhaice effect without compromising the color fidelity, subsequently enhhaicing the performhaices of the corresponding pure blue TADF-OLED, with hai outsthaiding external quhaitum efficiency (EQE) up to 32.1 % haid low efficiency roll-off, making it one of the best TADF-OLEDs in the blue region to date. Furthermore, utilizing this material as host for a yellow phosphorescent emitter, the device also shows a significhaitly reduced turn-on voltage of 3.2 V haid hai EQEmax of 22.2 %.

上海金畔生物科技有限公司提供金属配合物，热激活延迟荧光(TADF)材料，聚集诱导延迟荧光（AIDF）材料，聚集诱导发光AIE材料的定制合成

基于吡嗪的红色热致延迟荧光材料

橙红光TADF分子DPXZ-BPDPA

DPXZ-BPTPA

具有相同D-A结构,不同分子空间位阻的异构体OPC-PXZ和MPC-PTZ

MPC-PXZ

OPC-PTZ

具有不同发光的TADF分子:IDYD，IDPXZ和ID2PXZ

红光发光TADF分子Tru-3Cz和Tru-3tCz

TADF分子10,10',10"-(苊并[1,2-b]喹喔嗪-3,9,10-三基)-三(10H-吩噁嗪)(AQ-TPXZ)

AQ-TPXZ为红光TADF分子  624nm发光

红光热激活延迟荧光(TADF)材料(2T-BP-2P)

橙红光TADF化合物,FDQPXZ

喹喔啉/吩噁嗪衍生物(DBQPXZ)

AIE-TADF的化合物SFDBQPXZ

AIE-TADF化合物DFDBQPXZ

TADF化合物SBDBQ-DMAC

TADF化合物DBQ-3DMAC

TADF化合物SBDBQ-PXZ

TADF化合物DBQ-3PXZ