硼氮基多重共振热活化延迟荧光(MR-TADF)材料因其高色纯度和高发光效率,从众多发光材料中脱颖而出,已成为下一代广色域发光材料的有力候选。相较于传统的1,4-BN MR-TADF发光分子,基于B-N共价键的1,2-BN掺杂MR-TADF发光分子具有更简洁的合成路径和更浅的LUMO能级,因而成为深蓝光OLED的理想候选材料。然而,由于有限的反向系间窜越速率(kRISC约为103 s-1),严重制约了其器件效率。因此,开发兼具高效率与高色纯度的B-N共价键MR-TADF蓝光材料仍是一项极具挑战性的任务。

图1:分子设计策略及分子结构
针对上述问题,深圳大学杨楚罗教授团队提出了一种利用简单高效的三重B-N共价键构筑窄谱带深蓝光MR-TADF材料的设计策略。首先,其分子设计具有创新性,不同于高阶1,4-BN掺杂的MR-TADF的复杂合成步骤以及大的材料分子量导致的较差器件蒸镀稳定性,基于纯B-N共价键的1,2-BN掺杂MR-TADF具有适中的分子量,能够通过无锂、胺基定位的硼化策略以接近定量合成的方式实现克级制备合成;其次,其具有优良的光物理性能,得益于1,2-BN浅LUMO能级和给体单元对位硼原子的吸电子特性,实现了极深蓝光发射;通过构筑具有MR-TADF特性的ADBNA中心单元,实现了超窄光谱发射(FWHM=13 nm),高荧光量子产率(PLQY= 98%)和高水平偶极取向(Θ > 98%)。以及通过给体片段扭曲结构增强的自旋轨道耦合相互作用,使得材料的kRISC高达4.4 × 104 s-1,超越了此前基于B-N共价键的深蓝光TADF材料。与此同时,基于该材料体系的OLED器件不仅展现出15 nm的超窄FWHM和接近BT.2020标准的深蓝光发射,而且实现了接近30%的最大外量子效率和330 cd A-1 CIEy-1的蓝光指数。其性能可与基于传统高阶1,4-BN掺杂的深蓝色MR-TADF相媲美。

图2:电致发光器件性能
相关成果以标题“Simple Boron-Nitrogen Covalent Bond Constructs Multi-Resonance TADF Emitters: Ultra-Narrowband Deep-Blue Electroluminescence”发表于ANGEWANDTE CHEMIE INTERNATIONAL EDITION(影响因子16.1,中科院JCR一区),并被编辑精选为Hot Paper。深圳大学材料学院尹校君助理教授和曹啸松副教授为本文通讯作者。
论文信息:
标题: Simple Boron–Nitrogen Covalent Bond Constructs Multi-Resonance TADF Emitters: Ultra-Narrowband Deep-Blue Electroluminescence
全文链接:https://doi.org/10.1002/anie.202503320