【材料】张国庆AdvMater：聚集诱导纯有机双重磷光应用于制备非掺杂发光二极管器件

张国庆Adv.Mater.:聚集诱导纯有机双重磷光

应用于制备非掺杂发光二极管器件

研究背景

聚集诱导发光（AIE）材料在生物传感、信息存储和有机发光二极

管（OLED）等方面应用广泛，因而成为研究热点。A正的主要优

点是有机分子体系在聚集态激发态辐射跃迁增强，特别适合于与

固态或聚集态分子发光相关的应用。利用A正材料制备OLED器

件的发射极不需要将其掺杂在固态基质中，因此加工工艺简化、

成本低廉。此外，从效益和可持续性角度看，开发不含贵金属的

OLED极其重要。然而，大多数不含金属的纯有机分子的三重态

激发态表现出非辐射跃迁；另一方面，根据量子统计规则，通过

电激发产生的三重态激发态数量是单线态激发态数量的三倍，因

此利用好三重态激发态的能量是提高OLED效率的关键。基于以

上原因，合理设计具有强磷光发射或聚集诱导磷光（AIP）的A正

材料应该是获得高效OLED的关键策略。

成果简介

近期，中国科学技术大学张国庆教授团队与上海纽约大学孙翔教

授合作通过在联咔嘤化合物上引入不同的取代基，设计了一系列

具有聚集诱导磷光（AIP）的分子材料，该材料具有两个明显不同

的磷光带,固态室温磷光（）绝对量子产率高达利用

RTP64%0AIP

分子制备得到的有机发光二极管（OLED）具有相对较小的效率衰

减，显示出高达5.8%的外部电致发光效率，超过了传统纯荧光器

件效率的理论极限值。该设计为制备高性价比、高效率的OLED

提供了一种很有前途的策略。该成果近日以"Aggregation-

inducedDual-PhosphorescencefromOrganic

MoleculesforNondopedLight-EmittingDiodes”为题发

表在国际知名期刊Adv.Matera,文章第一作者为王涛。

图文导读

Scheme1构建基于BCZ衍生物的AIP型分子

(a)用于OLED的AIP分子结构；

(b)两种主要发射态的能量图；

(c)AIP分子制作的OLED器件照片;

(d)OLED器件微观结构图。

图一：BCZ分子的AIE行为

(a)XE或聚集诱导发射增强(AIEE)分子的化学结构；

(b)丙酮/水混合物(0-95%)室温下的AIE或AIEE照片；

(c)BCZ1-4在AIE或AIEE过程中的稳态光致发光(PL)光

谱。

图二：固体样品的荧光光谱

(a)BCZl-4在298k和77k时的吸收光谱、稳态PL发射光

谱和77k时的延迟发射光谱；

(b)分别在298k空气(1)、298k真空⑵、77k的紫外线灯下

(3)的PL照片、77k真空下，关掉紫外灯的照片(4);

(c-f)空气中BCZl©、BCZ2(d)、BCZ3(e)的时间分辨PL衰

减曲线，以及空气和真空中BCZ4(f)的时间分辨PL衰减曲

线。

图三：理论计算

(a)

・聂、炉、守飞

IMH-2H-lHI

襄\济、求&>.1$%

L*lL*2L*3L+4L*S

State__TransitionConfiguration(%)

H-9.L22.1,9.2.H-7»L2.9,

Si/3.23eV

H-5-1.515.H-4-I.5.5.

Ti2.11c\U-4-L-252H-L6/H一L•175.7

H-9.1>42.4.H-S.1,2.1,H-7d.2.2.

Ti/3.12eVH-7-*L*53.0.H-5-L36.0.H-2-L33

H-I-L4.9.H-L7.2.H，J2106

TY3I3eVH-5-L6.8JI-3-L6.8H-l-L*32.4.II-L-2623.

(a)BCZl的前线轨道计算；

(b)BCZl的激发能级;

(c)Sl和T1结构的电子跃迁。

图四：均质建膜制造非掺杂OLED器件

(a)b3)t■

S一

U

2

U8

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Poa.

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Eo.4

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Wavelength(nm)

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681o124-

1000200030004000

Voltage(V)

Luminance(cd/m2)

(a)OLED结构图；

(b)5V时的EL谱；

(c)器件的亮度、电压、电流强度特性;

(d)亮度与EQEs的函数关系。