有機螺環基團有機發光二極管材料與器件研究取得進展

　　面向超高清顯示（UHD）技術的核心需求，紅、綠、藍窄譜帶發光材料的研發逐漸成為有機發光二極管（OLED）領域的研究熱點。傳統熒光材料由于局部激發態（1LE）的展寬效應，其半峰寬（FWHM）通常大于40 nm；而磷光材料則因配體-配體三重態電荷轉移態（3LLCT）或配體-金屬中心三重態電荷轉移態（3MLCT）的電荷轉移機制導致光譜展寬，難以滿足UHD技術對高色純度的嚴苛要求。基于硼/氮摻雜多環芳烴（B/N-PAHs）的多重共振熱活化延遲熒光材料（MR-TADF），通過MR效應和剛性分子結構顯著降低了材料的FWHM，展現出作為未來OLED材料的潛力。然而，其剛性平面結構顯著提高了單重態-三重態能隙（ΔEST），從而大幅衰減了反向系間竄越（RISC）速率，限制了器件效率的進一步提升。

　　近期，中國科學院寧波材料技術與工程研究所研究員葛子義、副研究員李偉，聯合華南理工大學教授蘇仕健提出一種分子設計策略，將剛性 9,9'-螺雙[芴]（SF）單元全部或部分整合到B/N-分子內電荷轉移（MR）發光核心中，成功開發了含螺芴的MR-TADF材料體系SF-BN1、SF-BN2、SF-BN3 和 SF-BN4。該材料體系具有高色純度和高效率的特性。

　　對于完全嵌入 B/N-MR 核心的發光體SF-BN1和SF-BN2，SF中的sp3雜化碳原子將每個分子分成對稱的部分，形成兩個獨立且剛性的B/N-MR 發光中心。這阻礙了共軛結構，降低了共軛長度，發射出深藍光，并通過多通道輻射衰減過程和能量轉移機制顯著提高了材料效率。對于部分嵌入B/N-MR 核心的發光體SF-BN3 和 SF-BN4，芴嵌入的 B/N-MR 核心可以連接B/N2[4]螺旋烯亞單元，形成剛性分子框架。

　　值得注意的是，SF-BN1、SF-BN2、SF-BN3 和 SF-BN4 在稀釋的甲苯溶液中實現了最小的半峰全寬（FWHM）值，分別為17 nm、21 nm、17 nm和15 nm。同時，該材料體系在摻雜薄膜中高光致發光量子產率高達90%，這表明它們具有出色的電致發光（EL）潛力。基于 SF-BN1、SF-BN2、SF-BN3和SF-BN4 的相應超熒光有機發光二極管（HF-OLED）峰值外量子效率（EQE）分別達到了29.0%、22.2%、35.5%和33.6%，對應的 CIE 坐標分別為（0.13，0.08）、（0.11，0.15）、（0.13，0.23）和（0.12，0.35），FWHM 值分別為 23 nm、32 nm、26 nm和 40 nm。

　　相關研究成果以Spiro Units Embedded in the B/N Center for Constructing Highly Efficient Multiple Resonance TADF Emitter為題，發表在《德國應用化學》上。研究工作得到了國家自然科學基金、浙江省“領雁”研發計劃項目以及寧波市重點科技項目等的支持。