为满足高质量显示和多彩照明的需求，需要具有高色纯度和精确颜色调节能力的发光材料。传统的有机发光材料由于在激发态时存在较大的振动弛豫，导致发光峰半高宽（FWHM）显著变宽。而量子点（QDs）由于其量子限制效应、高光致发光量子产率、尺寸可调的发射波长和窄发射线宽等特性，被认为是高性能QLEDs的理想材料。为了充分发挥QLEDs的优势，需要开发新型量子点和适用的传输材料，以实现良好的电荷注入/传输能力。全溶液处理的光电子器件因其低成本大规模生产和实现大面积柔性器件的多样性，符合节能和多样化显示需求。然而，多层有机功能材料的堆叠由于溶剂选择的难题而极具挑战性，且大多数QLEDs的电子注入/传输层是通过真空沉积制备的，这增加了额外的能耗过程。

图1：四种聚吡啶盐的HOMO（青色/草绿色）和LUMO（紫色/黄色）分布。[D3PyC8]⟡⁺和[D4PyC8]⟡⁺在不同状态下的优化几何构型的比较图，分别为（e）基态（S₀）到激发态（S₁）和（f）二价阳离子态到相应的还原态。

针对上述问题，本文提出了设计并合成了四种具有可调节骨架、侧链和对离子的π共轭聚吡啶盐。这些聚吡啶盐通过Suzuki交叉偶联合成了吡啶取代芴的关键单体，随后通过与1,4-双（溴甲基）苯的季铵化反应得到不同的聚吡啶溴化物，再通过与双三氟甲磺酰亚胺（TS⁻）锂盐的离子交换反应得到最终产物。四种聚吡啶盐都显示出典型的自掺杂特性。光物理和电化学研究表明，通过将N⁺原子移至对位，可以显著限制激发态的结构弛豫，这一现象通过理论模拟进一步得到了阐明。此外，通过改变侧链或对离子，还可以精细调控表面形貌和极性等关键参数，从而获得理想的CILs。使用这些聚吡啶盐作为双功能电子注入/传输层的全溶液处理红色QLEDs，与商业可用的聚[(9,9-双(30-(N,N-二甲基氨基)丙基)-2,7-芴)-alt-2,7-(9,9-二辛基芴)]（PFN）相比，展现出显著提升的器件性能。例如，在4V的相同偏压下，基于P4PyTEG-TS的器件电流密度（5.194 mA/cm⟡）是基于PFN的器件（0.115 mA/cm⟡）的45倍，而P4PyC8-Br实现的最大外量子效率（η_ext）为2.74%，是基于PFN的器件（1.83%）的1.5倍，这是全溶液处理的QLEDs中使用有机CILs的最好结果之一。此外，这些聚吡啶盐集成的器件在高达100 mA/cm⟡的非常高的电流密度下，效率降低（η_ext）仅为10%。

图2：四种聚吡啶盐在黑暗中和光激发下的电子顺磁共振（EPR）谱。

图3：（a）基于量子点红光（QD-R）的器件的示意图和器件的能量级对齐，（b）电流密度-电压（J-V）和（c）亮度-电压（L-V）特性。

图4：（a）电流效率（η_c）、（b）功率效率（η_p）和（c）外部量子效率（η_ext）随这些器件电流密度的变化。

1. 标题: Tuning the structures of polypyridinium salts as bifunctional cathode interfacial layers for all-solution-processed red quantum-dot light-emitting diodes

2.链接：https://doi.org/10.1016/j.cclet.2022.04.009

3.作者：Shuguang Fu , Xiaojun Yin（尹校君）（通讯）, Yang Tang, Guohua Xie（通讯）, Chuluo Yang（通讯）