有機電致發光二極體(OLED)是新一代的全彩顯示技術,具有主動發光、柔性顯示、視角廣、色域寬、圖像清晰、輕薄等優勢,已經廣泛應用於各種高端電子產品如手機、電視、手錶等。而且,OLED使用功率低和工作溫度範圍寬等特點,使其在照明和航空航太領域具有巨大的應用潜力。磷光有機電致發光二極體(PhOLED)能够同時利用單重態和三重態激子,實現100%的內量子效率(IQE),PhOLED直接為有源矩陣OLED(AMOLED)的商業化作出了貢獻,磷光資料也成為OLED發光層資料發展的主要方向。相比於綠光和紅光PhOLED,藍光PhOLED的發展緩慢,這主要是由於缺乏同時具有高效率與長壽命的藍色磷光資料。現時,具有三雙齒[2+2+2]和雙三齒[3+3]配比特構型的磷光銥金屬化合物已被廣泛研究,但是,高效率的[3+2+1]型的中性銥金屬配合物還未見報導。
深圳普瑞資料科技有限公司聯合香港大學深圳研究院、廣東工業大學、清華大學深圳國際研究生院針對這一問題設計出了具有新穎[3+2+1]配比特構型的磷光銥金屬配合物,展現出高發光效率、良好的穩定性、發光波長可調諧性和高OLED器件效率、低滾降以及長壽命等特點。
相關結果發表在英國皇家化學會旗艦期刊Chemical Science上(DOI: 10.1039/D1SC01426A)上。
由於此配比特構型具有靈活可替換的優點,化合物的發射光波長可以輕易地從紫外光調節至紅光區域(386–609 nm),實現可見光譜的全覆蓋。相比於經典的[2 + 2+ 2]型銥配合物和Ir(III)–Br、Ir(III)–I、Ir(III)–OCN配合物,在含有相同配體的情况下,具有氰基(–CN)的Ir(III)–CN配合物展示出10–30 nm的發射波長藍移,這是由於氰基的强拉電子效應,降低了HOMO能級。另外,文中大部分的藍光Ir(III)–CN配合物的PLQY都超過50%,其中發深藍光的dfpypy-CN的絕對發光量子效率高達81%,這是迄今為止所報導過的最好深藍光資料之一。
隨後,作者研究了這些資料在OLED器件上的應用。以dfppy-CN作為發光材料,CzSi為主體資料所製備的藍光OLED的器件外量子效率(ηExt)達到22.94%、最大電流效率(ηL)為34.1 cd A-1、最大功率效率(ηP)為24.5 lm W-1、CIE座標為(0.14,0.24)。Device VI在100 cd m-2亮度下的藍色名額(blue index;ηP/CIEy)為141.9,超過了絕大多數CIEy值小於0.25且基於銥配合物的藍光OLED器件(一般為120)。而且該器件在1000 cd m-2亮度下的效率滾降僅為5.7%,這是迄今為止所報導過的最好藍光OLED之一。此外,ppy-CN和ppy-OCN的器件壽命也進行了測試,在400 cd m-2亮度下,以ppy-CN和ppy-OCN製備的OLED器件壽命LT50分別為85.7 h和99.9 h。值得注意的是,該壽命達到了以經典藍光資料FIrpic所製備的相同器件的4倍以上(20.1 h)。證明以[3+2+1]配比特構型銥金屬配合物所製備的OLED器件在具備高效率的同時,也具有良好的穩定性。作者還表示以該類資料製備的高效紅光、綠光OLED器件研究正在進行中。本工作為高效率磷光資料的設計提供了新的思路,在OLED全色顯示和照明上極具應用前景。
原文刊載於【InfoMat】公眾號
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