蓝光热激发延迟荧光芳香膦氧主客体材料

Thermally activated delayed fluorescence (TADF) organic light-emitting diodes (OLED) can achieve the external quantum efficiency up to 100%, making itself become one of the focuses for OLEDs. However, the key issue,that is,the contradiction between high-efficiency blue emission and small singlet-triplet splitting for guest materials and the complicated interactions between host and guest, remarkably limits the development of blue TADF materials. With this focus, in this project, the appropriate electron-withdrawing effect, insulating effect, large steric hindrance, and multi-position substitution of phosphine oxide groups with superiority in intramolecular charge transfer regulation, frontier molecular orbital separation, twisted configuration formation, and intermolecular interaction suppression will be utilized to enhance intramolecular charge transfer and facilitate reverse intersystem crossing for realizing highly efficient blue TADF emission with high color purity, and preserve high excited energy and control molecular polarity and interactions for quenching suppression. This project will construct a series of high-performance phosphine oxide-based blue TADF host and guest materials with signature features and proprietary intellectual property rights in the field of high-efficiency planar display and lighting devices.

热激发延迟荧光（Thermally Activated Delayed Fluorescence, TADF）电致发光器件可实现高达100%的内量子效率，已迅速成为有机电致发光研究的焦点。然而，“客体材料的高效蓝光发射和低单三重态能级差难以兼顾，以及主客体间复杂难控的相互作用”这一核心科学问题极大制约了蓝光TADF材料的发展。对此，本项目利用膦氧基团适中的吸电子诱导作用、打断共轭效应、大位阻效应和多取代位点特性，发挥其在形成和调节分子内推拉电子效应，增强前线轨道分离、构建扭曲构型和抑制分子间相互作用等方面的优势，在增强分子内电荷转移、促进反向系间窜跃以实现高效和高色纯度蓝光TADF发射，保持分子高激发态能级、控制分子极性及分子间相互作用以抑制猝灭效应等方面开展研究。力图构建出一系列性能优异的芳香膦氧蓝光TADF主客体材料，在有机平板显示和照明领域形成具有自身特色和自主知识产权的高性能材料。

热激发延迟荧光（Thermally Activated Delayed Fluorescence, TADF）电致发光器件可实现高达100%的内量子效率，已迅速成为有机电致发光研究的焦点。然而，“客体材料的高效蓝光发射和低ΔEST难以兼顾，以及主客体间复杂难控的相互作用”这一核心科学问题极大地制约了蓝光TADF材料的发展。利用膦氧基团适中的吸电子诱导作用、打断共轭效应、大位阻效应和多取代位点特性，发挥其在形成和调节分子内推拉电子效应，增强前线轨道分离、构建扭曲构型和抑制分子间相互作用等方面的优势，在增强分子内电荷转移、促进反向系间窜跃以实现高效和高色纯度蓝光TADF发射，保持分子高激发态能级、控制分子极性及分子间相互作用以抑制猝灭效应等方面开展研究。成功构建了出一系列性能优异的芳香膦氧蓝光TADF主客体材料，实现了高性能的蓝光和白光OLED器件，为在显示和照明领域形成具有自身特色和自主知识产权的高性能材料体系提供了储备。研究结果表明，一方面，膦氧基团适中的吸电子诱导作用和打断共轭能力在缩，促进反向系间窜跃和辐射跃迁的同时，能够最大限度地保留发光颜色。因此，膦氧受体不仅可以直接作为主受体实现蓝光TADF，也可以作为辅受体增强原有蓝光体系的TADF性质。其中，ptBCzPO2TPTZ实现了接近30%的最大外量子效率。另一方面，利用膦氧基团的位阻效应可以平衡体系的电学性能和抑制猝灭。膦氧基团赋予主体分子特色的球状构型可以优化分子间相互作用，从而将蓝光TADF器件的起亮电压降低至理论极限的2.3 V。研究进一步证明了主体偶极场效应对TADF分子发光性能的影响。芳香膦氧蓝光TADF分子中膦氧基团的主体特性使这些材料可以用来构建高性能的单发光层白光TADF器件。本项目研究丰富了芳香膦氧蓝光TADF主客体材料的构筑策略和性能调控手段，阐明了电荷转移激发态的长程特性及其影响，推动了具有自主知识产权的高性能芳香膦氧TADF材料发展，具有重要的理论和实际意义。