蓝光热激活延迟荧光材料及有机电致发光器件

This project aims at developing a series of highly efficient and stable blue TADF materials and devices, focus on the key scientific issues of molecular designs, optoelectronic properties of blue TADF materials and device performance and processing technology, uses the routes of materials design and theoretical simulation, materials preparation and selection, materials measurement and characterization, devices fabrication and optimization. One the basis of the new designed and synthesized building blocks, a variety of novel small molecules, oligomers and polymers were designed and suggested based on the asymmetry molecular design strategy. With the optimization of the device structure, the high performance blue TADF OLEDs are expected. Furthermore, the white TADF OLEDs are also be fabricated based on the blue TADF materials with the high efficiency. This application intends to construct new blue TADF materials with independent intellectual property rights, and provide in depth information both experimentally and theoretically on the development of high performance blue TADF materials.

本项目以开发“高效、稳定的蓝光TADF材料及器件”为目标，围绕“蓝光TADF材料的分子结构设计、光电性质与器件性能调控及加工工艺”这一关键科学问题，以“材料设计与模拟、材料筛选与制备、材料测试与表征、器件制备与优化”为研究主线，从设计、合成新型构筑单元入手、采用不对称分子设计策略，构建新型小分子以及聚合物蓝光TADF材料，制备高效、稳定的蓝光TADF器件，最终筛选性能优异的蓝光TADF材料制备高性能白光器件。本项目的实施有望获得具有自主知识产权的新型蓝光TADF材料，为开发高效、稳定的蓝光TADF材料提供实验和理论上的方法和依据。

本项目围绕热活化延迟材料的分子结构设计、光电性质与器件性能调控这一科学问题，构筑了一系列新型的有机光电功能材料，并获得了优异的器件性能。运用实验与理论结合的研究方法，从单分子以及聚集态角度，系统地分析了有机光电功能材料的光电过程、激发态转变、分子间相互作用以及结构与性能关系等。本项目提出了相关材料的分子设计理念，构筑了多个高性能有机光电材料体系，并探究了它们在有机光电子器件领域的应用。基于不对称分子设计理念，构建了具有聚集诱导发光效应的热活化延迟荧光材料，以其作为发光客体的器件获得了优异的器件性能，其中最大外量子效率为15.9%，亮度为11595 cd/m2；基于多重共振TADF概念，通过增大共轭层度，增强共振效应，制备了窄发射高效率的蓝光和蓝绿光TADF材料，作为客体材料的溶液加工器件最大外量子效率为~16%；利用多重共振结构的动态自调节特性，显著提高了有机半导体的电学性质，以其作为主体材料的TADF蓝光和白光器件的最大外量子效率分别为14.7%和20.1%；利用σ-π共轭来实现有效的电子耦合，从而选择性调控有机半导体的电学性能，用作主体材料时，溶液加工器件的最大外量子效率为23.5%。提出利用非键的S-π共轭促进电子耦合，从而选择性提高了材料的电学性能，用作主体材料器件的最大外量子效率为20.8%。在本项目的支持下相关研究在Angew. Chem. Int. Ed.; Adv. Mater.; Adv. Opt. Mater.; ACS Sustain. Chem. Eng.; J. Mater. Chem. C等发表10余篇SCI论文，申请专利8项，撰写英文专著一部，培养了2名研究生。本项目的研究促进了TADF材料构筑单元，主体材料和客体材料的设计、合成和性能研究，深入探讨了材料结构与性能的构效关系和一般规律，对有机半导体的光电性质的选择性调控做了初步探索，为构建高性能有机半导体提供了一个可行的方案。