Pt(II)离子采用dsp2杂化，形成平面四方结构配合物，致使传统Pt(II)配合物极易产生分子间的π-π堆积、Pt-Pt作用或主-客体相互作用（图1a），进而导致发射光谱红移和展宽、三激子湮灭、器件在高亮度下效率下降，甚至导致分子降解。如何通过分子设计抑制堆积、调控激发态特性，成为突破高性能深蓝光OLED瓶颈的关键。鉴于此，浙江工业大学化学工程学院佘远斌教授团队的李贵杰研究员小组通过分子构型与激发态特性的协同调控，设计出一系列具有三维刚性结构的铂(II)配合物磷光材料分子（图2）。其一，在分子关键位置引入空间位阻基团，把分子设计为空间三维（3D）立体结构，以优化构型、抑制分子间作用（图1b）；其二，调控分子中局域态（³LE）和金属到配体的电荷转移态（³MLCT）二者能级的高低，使其以³LE为主发光态并融合³MLCT态，前者使发射光谱变窄，后者使其量子效率高，进而实现高色纯度、高效率的目标（图1c）。

基于上述分子设计理念，以PtQS1为例（图1d），为提高³LE在最低三线态（T₁）中的占比，作者在PtQS1中以更大π共轭的苯并呋喃咔唑（BFCz）取代了PtON-TBBI中的咔唑基团，以缩小发射光谱的半峰宽（FWHM）。其次，在N-杂环卡宾（NHC）基团上引入超大体积的3,3″,5,5′,5″-三叔丁基-[1,1′:3′,1″]-三苯基（PTBTP）基团，该基团与分子主骨架近乎垂直排布，使得PtQS1整体构型呈3D立体结构，从而显著抑制分子间作用；3D立体分子构型经X-ray单晶衍射实验证实。此外，在4-叔丁基苯基的邻位引入4个叔丁基，有助于限制CPh–CPh与CPh–NNHC键的自由旋转，增强分子刚性并减少振动/旋转，从而抑制非辐射跃迁。同时，这种结构也削弱了三苯基与NHC之间的共轭作用，避免激发态特性被破坏，降低发射红移。最后，扩展π共轭与增强的刚性结构也有助于进一步提升量子效率。

PtQS1在深蓝光OLED中展现出高效率、高色纯度和高亮度的器件性能。作者进一步通过X-ray单晶衍射、理论计算（图1d和1f）、光谱学和器件物理等手段，系统地研究了PtQS1的分子构型、光物理和激发态性质（图3）。三维刚性铂(II)配合物 PtQS1在二氯甲烷溶液中，实现室温下17.1 nm的半峰宽（FWHM），为迄今报道最窄的铂基蓝光发射光谱（图3c）。在器件方面: PtQS1底发射OLED在464 nm处发光，FWHM为17.1 nm，在1000 cd/m²、5000 cd/m²和10000 cd/m²亮度下的外量子效率分别高达30.8%、26.4%和23.2%（图4）。PtQS1顶发射器OLED则实现了更高的色纯度（FWHM=13.1 nm，CIE_y = 0.062），接近超高清显示标准BT.2020（0.046）；较低的工作电压（1000 cd/m²亮度下为3.9 V）以及468 cd A^⁻1 CIE_y^⁻1的最大蓝光指数（BI）；在初始亮度1000 cd/m²下器件半寿命（LT₅₀）长达670小时（图5）；对比实验表明具有本征的窄光谱磷光分子对于顶发射器件的蓝光指数和寿命具有显著提升作用。PtQS1顶发射叠层OLED器件在1500 cd/m² 下发射峰为464 nm，FWHM为13.0 nm，CIE_y坐标为0.063，最大BI值达630 cd A^-1 CIEy^-1 (在亮度约400 cd/m²下)，且在1000、5000与10000 cd/m²下分别为620、565 与520 cd A^-1 CIEy^-1。该器件在1000 cd/m²下工作电压为约7.0V，初始亮度为1920 cd/m²时的90%寿命（LT₉₀）达到约80小时，且重复性良好。该高效、稳定、低电压、色纯度高的PtQS1顶发射器件，在目前所有CIEy<0.10的深蓝OLED中展现出卓越的综合性能（图6）。

图1. 分子设计与理论计算

图2. 代表性窄谱带蓝光OLED发光材料分子结构

图3. 光物理性质对比

图4. 底发射OLED器件性能

图5. 顶发射OLED器件性能

图6.顶发射叠层OLED器件性能

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原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41566-025-01706-0.

https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2025.102769.

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