正文
本文中,作者在对ν-DABNA化合物进行氮杂䓬基团的修饰后实现了高效的超纯蓝光发射(Figure 1a),强给电子特性促使其LUMO能级降低(Figure 1b),波长发生移动。Az的给电子能力与咔唑(Cz)和二苯胺(DPA)基团相当(Figure 1c)。从三种基团的构象中也可以看出Az的HOMO-LUMO轨道可以发生有效的分离,从而也导致ν-DABNA化合物的波长蓝移了10 nm。同时,作者还证明了该材料的OLED器件具有良好的耐用性,进一步揭示了Az基团对器件稳定性能的影响机制。
(图片来源:Adv. Mater.)
Scheme 1. ν-DABNA-Azy衍生物的合成路线
(图片来源:Adv. Mater.)
ν-DABNA-Az1和ν-DABNA-Az2的合成遵循相同的序列,涉及逐步Buchwald-Hartwig胺化反应以引入Az部分,产生前体化合物1和2。随后进行一次性双硼化。
接下来,作者对1-wt%-ν-DABNA-Az掺杂的PMMA薄膜进行了光物理性能的测试(Figure 2)。ν-DABNA-Az衍生物的激发态特征与ν-DABNA类似,展现出窄带发射、相对较小的斯托克斯位移、ΔEST较小和大的kRISC特征。对比之下,ν-DABNA-Az衍生物的光谱范围更偏向于蓝光区域,与理论结果相符合。所有ν-DABNA-Az衍生物的发射峰值位于458 nm,对比ν-DABNA的光谱有7 nm的蓝移。同时,该衍生物的半高峰宽小于20 nm,光致发光量子产率(PLQY)大于80%,77 K下的ΔEST小于20 meV。此外,ν-DABNA-Az衍生物的kRISC与ν-DABNA相当。因此,引入Az基团的策略可以在不影响化合物光物理性能的前提下提高其色纯度。
最后,作者制备了基于Az衍生物的深蓝光OLEDs以研究其结构对器件电致发光性能的影响(Figure 3)。DOBNA-OAr作为一种主体材料具有相对较高的T1水平和HOMO-LUMO水平,因而可以和ν-DABNA衍生物实现有效的电荷重组(Figure 3a)。相比于PMMA中的PL光谱,ν-DABNA-Az衍生物的EL光谱的发射峰值在458-459 nm,相比ν-DABNA具有明显的蓝移(Figure 3b)。另一方面,由于Az基团的位阻作用导致ν-DABNA-Az衍生物与DOBNA-Oar的相互作用较弱,主客体之间的能量传递并不完全,有利于使体系的波长蓝移并且光谱变窄。由于ν-DABNA-Az2的“空间保护”作用,其与DOBNA-Oar形成的相互作用更弱,因而展现出更好的EL光谱。如Figure 3c所示,ν-DABNA-Az1和ν-DABNA-Az2能够实现更高的色纯度,CIE坐标分别达到了(0.136,0.083)和(0.140,0.06)。此外,器件还表现出了优异的半导体性能,开启电压低至3.0 V,外量子效率超过30%(Figure 3d,e)。一般而言,主客体间的高掺杂浓度会使器件的效率滚降,因此低浓度下器件的色纯度会提高。作者证明了器件具有较高的电流效率(CE)和功率效率(PE),更有利于实现高性能深蓝光OLED(Figure 3f)。尽管相比于ν-DABNA,ν-DABNA-Az3的发射光谱发生了蓝移,但是两者的使用寿命相当(Figure 3g)。因此,本文中所制备的OLED的寿命与商用蓝光器件的寿命类似。采用Az修饰的ν-DABNA化合物表现出高PE、良好的使用寿命和色纯度(Figure 3h,i)。
总结
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