基于反向系间穿越机制的新型敏化主体材料及其电致发光器件研究

Phosphorescent heavy-metal complexes and thermally activated delayed fluorescence (TADF) materials can harvest both electro-generated singlet and triplet excitons in the organic light-emitting diodes (OLEDs), approaching 100% internal quantum efficiency. To achieve highly efficient OLEDs, phosphorescent complexes and TADF materials as guests are generally doped into suitable host materials to avoid competitive non-radiative deactivation pathways, such as triplet-triplet annihilation and/or concentration quenching. Thus host materials are of vital importance for the formation of efficient OLEDs. Based on the detail investigation on efficient exciton-harvesting strategies and recent progress on host materials, we will design and obtain novel sensitizing host materials based on reverse intersystem crossing, focusing on the design of wide band-gap host materials which are compatible with blue emitting guests. And then we will demonstrate the relationship between molecular structure and optoelectronic property of host materials. Highly efficient multicolor OLEDs will be fabricated on the basis of the newly-designed sensitizing host materials which can utilize both singlet and triplet excitons in OLEDs through reverse intersystem crossing mechanism. This project will not only increase the knowledge on how to harvest both singlet and triplet excitons through different mechanisms in OLEDs, but also produce competitive host materials with intellectual property rights.

重金属配合物磷光材料和热激活延迟荧光材料是两类可以实现高激子利用率的发光材料，但通常需要将这两类材料作为客体掺杂在有机主体材料中，以提高器件的发光效率，因此有机主体材料对器件性能有着重要的影响。通过对有机电致发光器件中提高激子利用率途径和有机主体材料发展现状的分析，本项目拟设计合成基于反向系间穿越机制的新型敏化主体材料，重点开发能与蓝光客体材料匹配的高能隙敏化主体材料。研究敏化主体材料的分子结构与光电性能之间的关系，制作以敏化主体材料的反向系间穿越机制作为主要激子利用途径的各色高性能电致发光器件，开发具有国际竞争力和自主知识产权的敏化主体材料。

针对目前国际上OLED材料及器件研究中的关键问题，本项目重点开展了基于反向系间穿越机制的新型荧光材料、溶液可加工的高效热致延迟荧光材料以及高性能OLED的研究，获得了一系列重要研究成果，构筑的多色OLED的性能指标达到了国际先进水平。这些研究成果推动了OLED材料及器件的发展，对有机电子学的发展意义重大。.发展了基于反向系间穿越机制的蓝、绿、黄、橙红等多色荧光材料，获得了高效的多色荧光OLEDs。利用橙红光荧光材料NAI-DPAC的器件获得了高达29.2%的最大外量子效率，是迄今为止报道的橙红光荧光器件的最高效率。基于兼具热致延迟荧光和激发态分子内质子转移特性的发光材料构筑的黄光和绿光器件分别获得了高达18.8%和23.9%的外量子效率，是迄今为止报道的基于质子转移型发光材料器件的最高值。基于蓝光荧光材料SBA-2DPS的器件获得了深蓝光的发射和高达25.5%的最大外量子效率，是目前报道的相似色纯度的深蓝光荧光OLED的最高值之一。开发了多种溶液可加工的热致延迟荧光材料体系，获得了高效的溶液可加工的各色荧光OLEDs。基于溶液可加工的红光型热致延迟荧光材料及其匹配的主体材料构筑的溶液加工型OLED获得了622 nm的电致发光峰值和高达22.5%的外量子效率，是目前报道的溶液可加工的红光型TADF器件的最高值。基于溶液可加工的热致延迟荧光树枝分子CzDMAC-DPS为发光层的器件获得了12.2%的最大外量子效率，是报道的溶液可加工的非掺杂荧光器件的最高效率之一。利用蓝光热致延迟荧光材料与橙光热致延迟荧光材料结合构筑的两色互补的溶液可加工的单发光层全荧光白光OLED获得了色坐标为(0.34, 0.46)的暖白光发射和高达23.3%的最大外量子效率，是目前报道的溶液可加工的全荧光白光器件的最高效率之一。.本项目有关工作已发表标注基金号的SCI论文28篇，其中包括J. Am. Chem. Soc. 1篇，Adv. Mater. 3篇和Chem. Sci. 1篇等；1篇论文入选ESI热点论文，4篇论文入选ESI高被引论文。授权中国发明专利1项，申请中国发明专利3项。