热活化延迟荧光（TADF）发光分子因其高激子利用率、低成本、结构多样以及在高性能有机发光二极管（OLED）中的潜在应用而受到广泛关注。传统的TADF发光分子基于给体-受体（D-A）结构，虽能实现高效率，但其电荷转移特性导致发射光谱较宽，难以满足高色纯度显示的需求。多共振型TADF（MR-TADF）发光分子具有窄带发射特性，可解决色纯度问题。通过在多环芳烃骨架中引入电子丰富和电子缺乏原子的相反共振效应，实现HOMO和LUMO的交替分布，减少成键/反键特性，从而获得窄带发射光谱和TADF特性。迄今为止，氰基、三嗪、吡啶、酮等吸电子基团被引入到分子DtBCzB中以获得高性能纯绿光发光分子，但基于这些发光分子的OLED器件因半峰宽超过30 nm而色纯度不佳，且因分子结构高度平面化，大多数发光分子存在较强的π-π分子间作用，因此探索新的吸电子基团对开发窄带绿光发光分子至关重要。
图1：PhCzBN-PO分子设计策略
针对以上难题，深圳大学杨楚罗教授、黄忠衍助理教授团队通过将具有强给电子能力和高三重态能级的二苯基膦氧化物（DPPO）基团引入BN骨架中，开发了新的绿光MR-TADF发光分子PhCzBN-PO。其中，DPPO 基团中的磷氧双键起到了绝缘连接的关键作用，有效地切断了分子内的共轭体系，从而使DPPO基团不参与分子的激发态过程。同时，磷原子的特殊 sp³杂化状态赋予了分子扭曲的结构特性，这种非平面的分子构型能够显著降低分子间的聚集效应，增强了材料在固态下的发光性能。正是由于DPPO基团所具备的这些独特优势，使其在热活化延迟荧光（TADF）主体材料的设计与制备过程中受到了广泛关注，为解决传统TADF材料在聚集态下性能下降以及发光光谱展宽等问题提供了新的思路和途径。
理论计算表明，PhCzBN-PO和DtBuPhCzB这两种分子的最高占据分子轨道（HOMO）主要分布在氮原子以及硼原子的间位碳原子上，而最低未占据分子轨道（LUMO）则主要集中在硼原子及其邻位和对位的碳原子上，呈现典型的多共振（MR）特征，为分子提供了独特的光电性能，有利于实现高效的TADF过程。基于PhCzBN-PO的OLED器件中，性能最优异的器件发射峰位于513 nm，FWHM为29 nm，CIE坐标为（0.24，0.67），展现出优异的色纯度。并且其最大外量子效率（EQE）高达32.4%，在100 cd m⁻⟡和1000 cd m⁻⟡亮度下，EQE仅分别下降0.3%和3%，表现出极低的效率滚降。此外，其最大电流效率（CE）为110.0 cd A⁻¹，最大功率效率（PE）为118.9 lm W⁻¹，最大亮度（Lmax）达到173989 cd m⁻⟡，综合性能表现卓越。
图2：基于PhCzBN-PO器件的性能
这项工作成功开发了新型窄带绿光MR-TADF发光分子PhCzBN-PO，其凭借DPPO基团的弱吸电子能力以及磷原子的特殊sp3杂化，实现了红移发射、更窄的FWHM、高PLQY和良好的TADF特性，并具有非平面结构以抑制聚集，为高性能OLED显示技术的发展提供了新的材料选择。
相关成果以标题“A diphenylphosphine oxide decorated multiresonance TADF emitter for narrowband green electroluminescence with an EQE of 32.4%”发表于CHEMICAL COMMUNICATIONS上。文章第一作者为深圳大学硕士研究生董俊杰，通讯作者为深圳大学杨楚罗教授、黄忠衍助理教授。
论文信息：
标题：A diphenylphosphine oxide decorated multiresonance TADF emitter for narrowband green electroluminescence with an EQE of 32.4%
全文链接：https://doi.org/10.1039/D4CC01672F
