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来源：化学与材料科学收集编辑：化学与材料科学
热活化延迟荧光（TADF）材料作为新一代OLED发光材料，通过RISC 过程理论上可同时利用单线态和三线态激子来实现100 % 的激子利用率，使得OLED器件的EQE显著提高。如今，部分基于TADF材料的器件效率已达到应用要求。然而对于高效纯蓝光TADF-OLED而言，蓝光TADF材料目前仍无法满足色纯度的要求。传统的TADF发光材料由于其D-A构型，发射光谱较宽，如何设计出高效、窄发射峰的超纯蓝光TADF发光材料仍然面临重大挑战。
近期，中科院理化所王鹰课题组在《ACS Applied Materials & Interfaces》发表了题为“Rational Molecular Design Strategy for
High-Efficiency Ultrapure Blue TADF Emitters: Symmetrical and Rigid
Sulfur-Bridged Boron-Based Acceptors”的文章（DOI:10.1021/acsami.2c18851）。为设计出高效的超纯蓝光TADF材料，该课题组在前期硫/氧桥三苯基硼窄发射蓝光TADF材料（J. Phys. Chem. Lett. 2022, 13, 7561）工作的基础上，发现窄发射的蓝光TADF发光材料的结构可分为两种：给体-受体（D-A）型TADF发光分子和多重共振（MR）型TADF发光分子。值得注意的是，D-A型 TADF发光分子结构上非常类似于典型的TADF发光分子，扭曲的D-A架构更有利于通过调节不同的受体和给体单元来实现TADF发光分子的发射峰调控。然而，到目前为止，关于具有窄带发射的D-A型 TADF发光分子的文献报道大多集中在氧杂三芳基硼类受体上，大大限制了D-A型超纯蓝色TADF材料的发展。作者发现将氧原子引入到三芳基硼类受体单元改变分子刚性，可以使TADF发光材料的发射光谱半峰宽变窄和最大发射峰位置蓝移。其次，重原子效应的影响，加快了分子的RISC 过程。基于此，作者同时利用多重共振效应和重原子效应，设计合成了两种D-A型TADF发光分子TSBA -PhCz和TSBA-Cz，如图1 所示。通过DFT理论计算发现两种化合物的基态HOMO和LUMO显示出不同的电子云分布（图3b），或许是因为两种分子不同的扭转角所致。有趣的是，通过NTO发现两种化合物显示出相同的ICT特性（图4）。化合物TSBA -PhCz和TSBA-Cz的最大发射峰分别为470 和 463 nm，半峰宽分别为36和30 nm，ΔEST 值分别为0.18和0.21 eV，同时表现出热活性延迟荧光特性。溶剂化效应实验进一步验证了两种化合物具有相同的ICT特性。使用2,6-DCzPPy为主体材料，两种蓝光分子作为客体材料，OLED的器件结构为ITO (100 nm)/TAPC (30 nm)/2,6-DCzPPy: 10 wt %
dopant (20 nm)/TmPyPB (30 nm)/LiF (1.0 nm)/Al (100 nm) ，如图7 所示。基于TSBA -PhCz和TSBA-Cz的OLED器件均实现了纯蓝色发射，最大发射峰分别为472和464 nm，半峰宽仅为35 nm左右，最大EQE分别为21.3和23.4 %，CIE色坐标分别为(0.12, 0.18)和(0.14, 0.11)。图1. 化合物TSBA -PhCz和TSBA-Cz的结构示意图。图2. (a) TSBA-PhCz的晶体结构（顶视图）; (b) TSBA-PhCz的晶体结构（侧视图）; (c) TSBA-PhCz的单晶堆积结构; (d)TSBA-Cz的晶体结构（顶视图）; (e)TSBA-Cz的晶体结构（顶视图）; (f) TSBA-Cz的单晶堆积结构。图3. 化合物TSBA-Cz和TSBA-PhCz的DFT理论计算。图4. S1态和T1态的自然跃迁轨道对分布(a) TSBA-Cz和(b) TSBA-PhCz。图5. (a)化合物TSBA-Cz和TSBA-PhCz的紫外可见吸收光谱和荧光光谱; (b)化合物TSBA-Cz和TSBA-PhCz的荧光光谱以及低温磷光光谱。图6. (a)化合物TSBA-Cz和TSBA-PhCz的PL光谱；(b)化合物TSBA-Cz和TSBA-PhCz的瞬态衰减曲线。图7. (a)OLED器件结构示意图，能级示意图; (b)各材料的分子结构; (c)EL光谱;(d)电流密度、亮度对电压的变化曲线; (e)电流效率、功率效率对亮度的变化曲线; (f)EQE对亮度的变化曲线。王鹰，现任中科院理化技术研究所研究员。2008年3月在中国科学院化学研究所学习并取得物理化学专业理学博士学位。2008年到2012年先后在美国华盛顿大学西雅图分校材料科学与工程系和日本北陆先端科学技术大学院大学材料科学系从事博士后研究，2012年11月到中国科学院理化技术研究所工作。主要从事有机光电材料与器件的研究，在Nature Photonics、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、J. Am. Chem. Soc.、J. Phys. Chem. Lett.等学术期刊发表SCI论文90余篇，单篇引用引用超过400次；申请中国发明专利10余项（其中8项已授权）；撰写中英文专著各一个章节。曾获得中科院海外引进人才计划（2013年）、中组部万人计划青年拔尖人才（2015年）支持。化学与材料科学原创文章。欢迎个人转发和分享，刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：chem@chemshow.cn
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