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树枝状热活化延迟荧光材料

来源:kok竞技体育发表日期:2022-09-29 11:20:31作者:kok竞技平台

  树枝状热活化延迟荧光材料具有良好的溶液加工特性、丰富可调的发光特性和独特的三维空间结构,成为发展低成本、高效率有机电致发光器件的重要材料体系。近年来,国内外研究组在树枝状热活化延迟荧光材料的分子设计和性能优化方面开展了大量工作并取得了重要进展,不仅形成了种类丰富的材料体系,而且器件效率和色纯度等得到了大幅提升。

  最近,长春理工大学材料科学与工程学院马志华和中国科学院长春应用化学研究所邵世洋等在《发光学报》发表了题为“树枝状热活化延迟荧光材料研究进展”的综述文章,从材料和器件出发,围绕树枝状热活化延迟荧光材料的结构设计、光物理特性和器件性能,总结了国内外研究者在该领域的主要研究进展,并分析了其未来发展所面临的机遇和挑战。

  树枝状有机电致发光材料是一类由中心核和外围树枝构成的具有三维空间结构的有机电光转换材料,既具有有机小分子发光材料明确的化学结构和确定的分子量,又具有高分子发光材料的良好溶液加工性能,是发展低成本、高效率有机电致发光器件(OLEDs)的重要材料体系。而其中的树枝状热活化延迟荧光(TADF)材料由于其单线态-三线态能级差(ΔEST)较小,能够利用反向系间窜越(RISC)过程将三线态激子转变为单线态激子而产生延迟荧光发射,因而无需贵金属也能实现100%的器件内量子效率,成为开发设计低成本高效发光材料的有效途径,受到了国内外研究者的广泛关注。

  树枝状热活化延迟荧光材料一般由中心核(如电子受体单元)和外围功能树枝(如具有空穴传输能力的电子给体单元)构成,其分子结构如图1所示。其中心核通常采用三嗪、硫砜、二苯甲酮等电子受体单元,而树枝通常由咔唑、吖啶及其杂化单元组成。通过调控中心核及树枝单元的强度可以调控材料的发光性能,同时,外围树枝对发光中心核的包裹作用还可以有效抑制浓度猝灭、提高发光效率。本文根据树枝状热活化延迟荧光材料的中心核不同进行分类,主要包括:

  围绕不同中心核,对国内外各课题组的相关工作进行了阐述,对树枝状TADF材料的结构设计、光物理性质及器件性能等方面的研究进展进行了总结。

  目前,树枝状热活化延迟荧光材料在材料体系方面已经较为丰富,器件性能也得到较大改善,特别是在溶液加工型非掺杂器件以及全溶液加工型器件中表现出了较高的发光效率,这对于未来采用湿法工艺发展低成本、大面积显示和照明器件具有重要意义。

  尽管如此,树枝状热活化延迟荧光材料的发展仍然面临诸多挑战,在分子设计和器件性能优化等方面需要持续加强研究。

  从分子设计角度,一要进一步明确分子结构与其发光性能之间的关系,包括中心核的类型、树枝结构单元的能级结构、树枝数目与连接方式等因素与发光特性之间的内在关联;二要面向溶液加工型非掺杂发光器件,发展集多种功能于一体的树枝状热活化延迟荧光材料,特别是同时具有主体功能、发光功能、电子和空穴注入/传输功能的树枝状热活化延迟荧光材料。

  从器件性能优化的角度,针对溶液加工工艺在组装多层器件时面临的层间互溶问题,需要发展具有抗溶剂侵蚀能力的树枝状热活化延迟荧光材料。

  相信随着材料和器件两个方面的不断深入研究,树枝状热活化延迟荧光材料的综合性能将得到进一步提升,从而成为发展低成本和大面积平板显示与固体照明器件的重要材料体系。

  马志华,博士,硕士研究生导师。2011年于中国科学院长春应用化学研究所获得博士学位,主要从事溶液加工型有机发光材料方面的研究。近年来,主持国家自然科学青年基金1项,吉林省科技厅项目2项,长春理工大学青年人才基金1项;在Adv. Mater.,Adv. Funct. Mater.,ACS appl. Mater. Interface等期刊发表学术论文10余篇。

  邵世洋,博士,副研究员,2012年于中国科学院长春应用化学研究所获得博士学位,2015年入选中国科学院青年创新促进会,2019年结题时被评为优秀会员,担任《发光学报》青年编委。主要从事有机高分子发光材料的合成化学与性能研究,代表性成果包括“空间电荷转移高分子荧光材料”和“聚芳醚非共轭高分子磷光材料”。在J. Am. Chem.Soc.,Angew. Chem. Int. Ed.,Adv. Mater.等期刊发表论文40余篇;申请中国发明专利17项;主持科研项目5项,包括国家基金委项目3项和中科院项目2项。

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