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深圳大学黄忠衍&杨楚罗CS:均三甲基官能化双硼氮氧嵌入多共振框架实现了抗猝灭窄带深蓝色电致发光,EQE超过30%,CIEy为0.046

信息来源: 发布日期:2025-01-22

超高清显示时代,BT.2020标准对深蓝光色纯度提出严苛要求:CIEy≤0.046,相当于将蓝光波长锁定在449 nm附近,且半峰宽需小于24 nm。传统多共振热激活延迟荧光(MR-TADF)材料面临三重困境:效率瓶颈:激子利用率不足,EQE难以突破30%;高浓度猝灭:平面分子易聚集导致光谱展宽、效率骤降;色纯度不足:多数材料CIEy>0.08,远未达标。需要开发同时满足BT.2020深蓝光标准(CIEy≤0.046)、高EQE(>30%) 且具备高浓度抗猝灭特性的MR-TADF材料,解决传统深蓝光材料色纯度与效率不可兼得的问题。

   

图1:分子设计策略及分子结构

针对以上难题,近日,深圳大学杨楚罗教授、黄忠衍助理教授报道了一种“刚性核+立体壳”的协同策略。用 双硼-氮-氧嵌入(B-N-O) 的多共振(MR)刚性骨架,提供深蓝光发射、高光致发光量子产率和高水平偶极取向,同时用多个均三甲基基团对平面MR框架进行了外围装饰(Mesityl),形成78.5°大扭转角,阻断π-π堆积,如同给分子穿上立体铠甲,既保护发光核心,又不干扰电子跃迁,同时大体积位阻抑制了高浓度下的激子湮灭与光谱展宽。

                           

图2. DBNO和DMBNO的光物理性质。

两个分子都表现出窄带深蓝色发射,DBNO的峰值/FWHM值为443/21 nm,DMBNO的峰值/FHWM值为444/19 nm,CIE坐标分别为(0.152,0.034)和(0.151,0.035)。值得注意的是,当掺杂浓度从5逐渐升高到15 wt%时,DMBNO分子的光致发光量子产率(PLQY)从原来的99%仅下降至95%,半峰宽(FWHM)保持不变,为27 nm。

                           

图3. DBNODMBNO的器件性能。

如图3所示,所有器件在447-450 nm范围内都表现出深蓝色发射峰值,在5 wt%至15 wt%的掺杂浓度范围内,FWHM窄至24 nm。基于DMBNO的器件再不采用任何光耦合增强技术的情况下,表现出32.3%的出色EQEmax,同时保持CIEy值为0.046的纯蓝色电致发光(EL)光谱,完全满足BT.2020蓝色标准。在此基础上,基于DMBNO的器件另外采用5TBUCz-BO作为能量“中转站”,制作了敏化器件,EQEmax升至36.8%,1000 cd m-2亮度下仍保持23.5%,效率滚降降低至36%(传统器件普遍>50%)。

综上所述,该工作通过双B-N-O MR骨架 + 多均三甲苯基团修饰的设计,成功实现兼具抗淬灭、窄谱深蓝光、超高效率的MR-TADF材料DMBNO,其OLED性能达到领域顶尖水平。

相关成果以标题“A mesityl-functionalized double-boron–nitrogen–oxygen-embedded multi-resonance framework achieves anti-quenching narrowband deep-blue electroluminescence with EQE over 30% and CIEy of 0.046 ”发表在Chemical Science (影响因子7.6,中科院JCR一区),深圳大学黄忠衍助理教授和杨楚罗教授为本文通讯作者。

论文信息:

标题:A mesityl-functionalized double-boron–nitrogen–oxygen-embedded multi-resonance framework achieves anti-quenching narrowband deep-blue electroluminescence with EQE over 30% and CIEy of 0.046

全文链接: https://doi.org/10.1039/d4sc07503j