為滿足下一代超高清顯示要求，發(fā)展窄譜帶有機發(fā)光材料是目前有機發(fā)光二極管（OLED）領(lǐng)域的熱點問題。在此背景下，基于硼氮雜稠環(huán)體系的多重共振熱活化延遲熒光（MR-TADF）材料憑借其高發(fā)光效率、高色純度等優(yōu)勢，受到學術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界廣泛關(guān)注。然而，該類材料較長的激發(fā)態(tài)壽命使得三重態(tài)激子易于淬滅，器件效率滾降嚴重。如何在不犧牲窄譜帶發(fā)光特性的同時縮短激發(fā)態(tài)壽命，一直是高性能MR-TADF材料發(fā)展的瓶頸。
針對上述挑戰(zhàn)，深圳大學楊楚羅教授、曹嘯松副教授研究團隊從創(chuàng)新分子結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)，提出了硼-氮共價鍵參與共軛拓展的分子設(shè)計策略。作者在經(jīng)典MR-TADF發(fā)光單元的基礎(chǔ)上，通過后功能化反應路徑，構(gòu)筑了結(jié)構(gòu)新穎的高階硼氮雜稠環(huán)骨架（DABNA-3B和BCzBN-3B），在拓寬窄光譜發(fā)光分子設(shè)計思路的同時實現(xiàn)了器件綜合性能的全面提升。目標化合物在熒光量子產(chǎn)率、半峰寬、反向系間竄越速率及水平偶極取向等多項關(guān)鍵光物理性能參數(shù)上相較于對比分子均獲得了顯著提升。其中，BCzBN-3B更是實現(xiàn)了極窄的半峰寬（正己烷溶液中僅為8 nm），并展現(xiàn)出高達0.9 × 106s-1的反向系間竄越速率，有利于改善高亮度水平下的器件性能。
圖1.分子設(shè)計思路及器件性能
在此基礎(chǔ)上，作者構(gòu)筑了兼具窄譜帶發(fā)射、高外量子效率和低效率滾降特性的天藍光OLED器件。特別值得一提的是，基于BCzBN-3B的OLED最大外量子效率高達42.6%，這一效率刷新了二元發(fā)光層OLED器件的效率紀錄。此外，在亮度為1000 cd m-2時，該器件仍能保持30.5%的效率，展現(xiàn)出較小的效率滾降。這項研究為有效平衡材料色純度和激子利用率提供了新的設(shè)計思路，展示了高階硼氮雜稠環(huán)芳烴體系在OLED領(lǐng)域的應用前景，對于推動超高清OLED顯示技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。該研究結(jié)果發(fā)表于National Science Review（國家科學評論），深圳大學材料學院碩士研究生黃星宇、博士研究生劉佳慧為論文的共同第一作者，曹嘯松副教授和楊楚羅教授為論文通訊作者。全文鏈接見：https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwae115/7634363。
《National Science Review》定位于全方位、多角度反映中外科學研究的重要成就，旨在展示世界（尤其是我國）前沿研究和熱點研究的最新進展和代表性成果，期刊的最新影響因子為20.6，屬于中科院一區(qū)期刊。材料學院楊楚羅教授團隊近年已在該期刊發(fā)表了2篇高水平研究論文，上一篇論文報道了該團隊在有機太陽能電池領(lǐng)域的最新研究成果。
