För att möta kraven på nästa generations ultrahögupplösningsskärmar, driver industrin för organiska lysdioder (OLED) aktivt utvecklingen av smalbandiga organiska ljusemitterande material. Inom denna ansträngning har material med multipla resonans termiskt aktiverade fördröjd fluorescens (MR-TADF) baserade på bor-kväve-fuserade polycykliska aromatiska kolväten blivit framträdande för sin energieffektivitet och färgrenhet, vilket fångar intresset från både akademi och industri.
Dessa material uppvisar emellertid ofta långa livslängder i exciterat tillstånd, vilket kan orsaka allvarlig släckning av triplettexcitoner och därmed minska enhetens effektivitet. Att ta itu med detta problem med bibehållen smalbandsutsläpp är fortfarande en avgörande utmaning.
För att ta itu med detta har en forskargrupp ledd av professor Chuluo Yang och docent Xiaosong Cao vid Shenzhen University introducerat en π-konjugationsförlängningsstrategi med hjälp av kovalenta bor-kvävebindningar, med fokus på innovativa molekylära strukturer. Teamets artikel publiceras i tidskriften National Science Review .
Med utgångspunkt i konventionella MR-TADF-emittrar, utvecklade teamet nya högordningsbor-kväve-fuserade polycykliska aromatiska ramverk (DABNA-3B och BCzBN-3B) genom reaktionsvägar efter funktionalisering. Denna metod breddar inte bara utrymmet för att designa smalbandssändare utan leder också till en omfattande förbättring av enhetens prestanda.
Teoretiska beräkningar avslöjade att inkorporeringen av kovalenta bor-kvävebindningar inte bara avsevärt förbättrar molekylär planaritet och styvhet för att undertrycka högfrekventa vibrationer, utan också effektivt bevarar den elektroniska strukturen med flera resonanser, vilket främjar elektrondelokalisering.
Följaktligen uppvisade målföreningarna avsevärda förbättringar jämfört med modermolekyler i flera fotofysiska nyckelparametrar, såsom fluorescenskvantutbyte, full bredd vid halvmaximum, omvänd intersystemkorsningshastighet och horisontell dipolorientering. Noterbart uppnådde BCzBN-3B en exceptionellt smal full bredd vid halva maximum på endast 8 nm i n-hexanlösning och en hög omvänd intersystems korsningshastighetskonstant på 0,9 × 10 6 s −1 .
Baserat på detta konstruerade författarna ytterligare himmelsblå OLED:er som kombinerade smalbandsutsläpp, hög extern kvanteffektivitet och lågeffektiva roll-off-egenskaper. OLED-baserade på BCzBN-3B uppnådde en maximal extern kvanteffektivitet på 42,6 %, vilket satte ett nytt effektivitetsrekord för OLED-enheter som använder ett binärt emitterande lager. Dessutom, vid en ljusstyrka på 1000 cd m −2 , bibehöll enheten fortfarande en effektivitet på 30,5 %, vilket visade en liten effektivitetsförändring.
Den här studien tillhandahåller ett nytt designkoncept för att effektivt balansera materialfärgrenhet och excitonutnyttjandeeffektivitet, och är av stor betydelse för att utveckla ultrahögupplöst bildskärmsteknik. Doktoranderna Xingyu Huang och Jiahui Liu vid Shenzhens universitet är de första författarna, och docent Xiaosong Cao och professor Chuluo Yang är motsvarande författare till uppsatsen.
Mer information: Xingyu Huang et al, B‒N kovalent bindning involverad π-förlängning av multipla resonansstrålare möjliggör högpresterande smalbandig elektroluminescens, National Science Review (2024). DOI:10.1093/nsr/nwae115
Tillhandahålls av Science China Press
