电致化学发光-联苯二酰亚胺 I 具有聚集诱导和热激活延迟荧光的电致发光材料

有机技术 荧光染料技术
尹教授    2021-01-06    684

研究进展:近十几年来,有机共轭化合物广泛应用于生活方方面面,例如:有机薄膜晶体管和有机太阳能电池等。回顾已有的报道,热激活延迟荧光机制(TADF)已经实现了高的电致发光效率,其理论内部量子效率(IQE)达到100%。然而,大多数TADF材料存在聚集猝灭(ACQ)效应,导致固态发光强度下降的缺点。聚集诱导发光(AIE)材料可解决这些问题,当前已经开发了诸多具有AIE特性的TADF材料,然而具有AIE特性的TADF材料仅限于二苯甲酮或砜基。因此开发新型具有AIE特性的TADF材料势在必行。此前有芳基二酰亚胺TADF材料,但存在ACQ效应。

解决方案:作者以联苯二酰亚胺(BPI)为电子受体,分别以苯基吩恶嗪和苯基二氢吖啶为电子供体设计合成了两个TADF材料——BPI-PhPXZBPI-PhDMAC(如图1所示)。由于BPI骨架是非平面七元环从而抑制分子间π-π堆积,因此提高了固态下的光致发光量子产率。光物理性质:在甲苯和薄膜状态下,BPI-PhPXZBPI-PhDMAC分别在317291 nm处有主吸收峰,在370-450nm范围内有弱的吸收峰。在甲苯溶液中,BPI-PhPXZBPI-PhDMAC分别在550500 nm处有弱的发射峰,在薄膜状态下则有强的荧光发射(如图2所示),这表明两种化合物都具有AIE特性。后将BPI-PhPXZBPI-PhDMAC依据不同的浓度分别参杂CBP基质(如图3a所示)制备出不同的发光器件,测试结果表明随着参杂浓度增加,器件的电致发光强度也逐渐增强(如图3b所示)。参杂了BPI-PhPXZBPI-PhDMACCBP材料也表现出优异的TADF特性(如图4所示)。

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图1.BPI-PhPXZBPI-PhDMAC制备过程

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图2. BPI-PhPXZBPI-PhDMAC吸收与发射光谱。

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图3. (aCBP分子结构;(bc)参杂不同浓度BPI-PhPXZBPI-PhDMAC器件材料通电发光亮度。

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图4.(ab)不同温度下CBP薄膜的瞬态荧光衰减曲线。

结论:作者设计合成出两个扭曲联苯二酰亚胺化合物,该化合物表现出AIE性质,此外还表现出良好的热稳定性、形态稳定性和电化学稳定性。本文所述的易得的联苯二酰亚胺衍生物扩展了二酰亚胺基染料,并为TADF分子的设计提供了简便的构建策略,这将有助于有机发光二极管材料的开发。

参考文献Zujin Zhao, Gang He et al. Twisted Biphenyl-Diimide Derivatives with Aggregation-Induced Emission and Thermally Activated Delayed Fluorescence for High Performance OLEDs. Adv. Optical Mater. 2020DOI:10.1002/adom.202001764.




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