陈传峰&王鹰Angew. Chem. Int. Ed：基于芳香族酰亚胺的热激延迟荧光材料，可应用于高效有机发光二极管

【引言】

在过去三十年中，有机发光二极管的发展取得了重大进展，广泛应用于照明、平板显示器等设备。然而，传统的OLED发射器由于发光效率低，成本高和器件稳定性差等因素而受到了限制。制备高发光效率的OLED器件成为急需解决的问题，芳香族酰亚胺不仅表现出优异的光电性能，而且具有很强的吸电能力，这有望通过进一步优化设计具有供体-受体-供体结构的新型且有效的TADF分子结构来进一步解决OLED所面临的问题。

【成果简介】

近日，来自中科院化学所陈传峰研究员、李猛助理研究员，和中科院理化技术研究所王鹰研究员（共同通讯作者）等在Angew. Chem. Int. Ed发表了题为“Aromatic-Imide-Based Thermally Activated Delayed Fluorescence Materials for Highly Efficient Organic Light-Emitting Diodes”的文章，研发了一种基于芳香族酰亚胺的热激延迟荧光材料应用于高效有机发光二极管，芳香族酰亚胺具有优异的光电性能和很强的吸电能力，该课题组通过进一步优化设计具有供体-受体-供体结构的新型和有效的TADF分子结构，获得的芳族酰亚胺显示出高的PLQY，它们的瞬态PL光谱具有明显的温度依赖性延迟性能，掺杂AI-Cz和Al-TBCz的OLED的性能突出，EQE分别高达23.2％和21.1％。

【图文导读】

图1：芳香酰亚胺AI-Cz和AI-TBCz的化学结构

AI-Cz和AI-TBCz的HOMO主要位于咔唑基部分，因为它们具有强的给电能力，并且LUMO由于其强吸电子性质而位于芳族酰亚胺部分上;这种清晰的空间电子分离可以有效地破坏电荷转移激发态的电子跃迁。

图2：AI-Cz及其二聚体的晶体结构

相对于芳族酰亚胺部分，两个咔唑基彼此相邻，AI-Cz具有大的二面角。扭曲结构可以诱导HOMO和LUMO的电荷分离，并且还有效地防止由分子间堆积引起的固态荧光猝灭。

图3：能量密度的计算空间分布

在氧化曲线开始和还原曲线开始的基础上，AI-Cz的HOMO和LUMO能级分别为-5.63和-3.55eV。同样的，AI-TBCz的HOMO和LUMO能级分别为-5.59和-3.42eV。AI-Cz和AI-TBCz的良好耐热性能对于器件中膜的高形态稳定性是必不可少的，其优异的电化学性能也有利于器件性能的提高。

图4：AI-Cz和AI-TBCz的吸收和荧光光谱以及它们在77K下的荧光和磷光谱图

在其荧光光谱中也观察到在约455nm和465nm处的AI-Cz和AI-TBCz的短峰值波长，这可能归因于显示扭曲的分子内电荷转移的分子的局部激发态。 此外，发现AI-Cz和AI-TBCz的磷光带位于498和505nm，其相应的T1能级分别为2.49和2.46eV。

图5：瞬态PL光谱图

图5是5±1wt％AI-Cz：mCBP膜和5±1wt％AI-TBCz：mCBP膜在300K下的瞬态PL特性；插图为5±1wt％AI-Cz：mCBP薄膜的瞬态PL光谱的温度依赖性。

图6：基于AI-Cz和AI-TBCz作为发射体的OLED的发光性能图

a)电流密度-电压-亮度特性图；

b) EQE亮度特性；插图为器件在10 V时的EL光谱。

【小结】

该团队合成了一种基于芳香族酰亚胺的热激延迟荧光材料应用于高效有机发光二极管，该材料具有小的ΔEST值以及瞬态PL光谱证明了它们优异的TADF性质。掺杂后的AI-Cz和Al-TBCz的OLED的性能突出，EQE分别高达23.2％和21.1％。

文献链接：Aromatic-Imide-Based Thermally Activated Delayed Fluorescence Materials for Highly Efficient Organic Light-Emitting Diodes（Angew. Chem. Int. Ed, 2017, DOI: 10.1002/anie.201704435）

本文由材料人电子电工学术组杨超整理编辑。

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