2018年度报告

2018年度重点室考核报告（上报版）.doc

本年度，我们围绕4个既定研究方向开展研究工作，主要进展如下，具体内容详见报告：OLED在国内目前已有16条生产线，国内市场对材料的需求很大。TADF（热活化延迟荧光材料）作为第三代发光材料应用于OLED领域以后广受关注。段炼老师组首次提出以TADF材料为主体敏化传统染料发光，将上转换和发光功能分开，有利于分子设计。搭配荧光染料做客体的TADF+F被称为是第四代发光材料，为避免主体到客体的Dexter能量传递和载流子在染料上直接复合导致的不发光，从而减少能量损耗，提出加入惰性基团，减少分子间电子云碰撞，这样减少了Dexter能量传递和载流子在染料上复合，最终实现了高效发光，并且抑制了大电流密度下的效率滚降。另外荧光染料的引入还减小了半峰宽，避免了TADF发光具有半峰宽太宽的缺点，实现了显示上的高色纯。另外，研究了TADF+TADF的体系，TADF的引入使三线态激子更快地回到基态，避免累积以后影响器件寿命和效率。减小了三线态激子对器件寿命的影响，在高效率的同时实现了长寿命，引起了相关领域专家的跟踪工作。除此以外，对一系列嘧啶类TADF分子进行研究发现相同的复合机制下，三线态能级的降低有利于器件寿命的增加。并且Langevin复合能够实现主体负责载流子捕获和传输、客体负责发光，有利于器件设计，因此应作为优选的复合方式。基于此，设计了三线态能级较低的TADF主体通过Langevin复合的器件，与同方向国内外研究相比，在色坐标更蓝的情况下，实现了相当的效率和寿命。另外，在高亮度水平下保持高效率是热激活延迟荧光有机发光二极管的现实应用的迫切挑战。在这里，多功能吲哚并咔唑 - 异构体衍生物被作为染料和TADF-OLED的理想主体，以减轻效率滚降。通过改变吲哚并咔唑异构体可以很好地调节这些化合物的光物理和电子性质。在5000cdm-2的亮度水平下，仅具有3.74V的电压，分别实现了26.2％与69.7lm W^-1的最高外量子效率和功率效率，相关工作发表在Advanced Materials, 2018, 30(7): 1705406.。在实现全荧光TSF-OLED方面，段炼老师组通过引入大位阻惰性基团,抑制竞争性失活过程：一方面, 引入电子惰性终端取代物, 以保护活性核心，抑制主体与染料之间的Dexter能量传递;另一方面, 通过染料上的位阻基团抑制激子在染料上进行复合，提出“能量漏斗”理论。因此,最终器件结果高达24%的最大外部量子效率与71.4 lm W−1的功率效率, 即使在 5000 cd m⁻²的高亮度下也保持在 22.6%/52.3 lm W−1。结果发表在Advanced Materials, 2018, 30(6): 1705250上。在材料稳定性方面，本实验室乔娟老师对蓝光材料的稳定性的机制进行了研究，并提出了分子设计策略。蓝光材料因为其具有带隙宽、激发态能量高（大于2.8 ev）、发光涉及高能态的特点，一直具有稳定差的特点。为打断共轭、提升激发能，引入碳杂原子，关注键能。通过理论计算和实验相结合发现，之前广受关注的膦氧类材料的碳氮键和碳磷键的键能较小，与激发态能量相近，所以发光时容易断裂，结合表征分析，的确发生断裂产生了分子离子峰。另外，对二苯硫分和二苯并硫分进行研究后提出了提高稳定性的策略——关环有利于键能的提升，从而提高蓝光材料的稳定性。以上研究为分子设计提供了思路，在理论计算后比较最弱建键能和激发态能量的大小，就可以预测蓝光材料的稳定性。除此以外，还研究了邻位效应对TADF分子激发态稳定性的影响，将典型的给受体基团放在一起研究邻位取代对键结合能的影响，从而实现对键能的理性调控。