【材料】南京大学郑佑轩团队AM：基于手性空穴传输材料的圆偏振器件- 大数跨境

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2024-02-05

导读：南京大学化学化工学院郑佑轩教授课题组在手性空穴传输材料和器件研究中取得新进展。他们以R/S-1,1-联萘-2,2’-二胺为原料，采用一锅法合成了一对基于咔唑的手性空穴传输对映体R/S-NPACZ

具有圆偏振发光（CPL）特性的手性材料因其在各个领域的潜在应用而备受关注，特别是在数据存储、光子技术和3D显示领域。此外，圆偏振有机发光二极管（CP-OLED）由于其易于直接生成圆偏振电致发光（CPEL）的优点，在3D显示中显示出了很好的应用前景。因此，开发手性光电功能材料和CP-OLED器件对直接实现3D显示具有重要意义。

然而，目前对光电功能材料的研究大多集中在手性发光材料上，而忽略了对其他材料的研究。手性发光材料的开发和CP-OLED器件的制备存在许多挑战，包括复杂的分子结构设计和合成路线，以及容易在高温升华时的消旋化。更重要的是，每种手性发光材料都需要单独进行对映体分离，才能获得不同发射波长的CPEL，这极大地增加了它们的应用复杂性和成本。因此，开发手性空穴传输材料并应用于CP-OLED器件的出光层，将非手性发光材料的发光进行圆偏振得到CPEL，将极大的简化手性光电材料的合成、拆分和CP-OLED器件的制备工艺，但到目前为止，手性空穴传输材料在CP-OLED器件中的应用还没有文献报道。

图1. CP-OLED器件和R/S-NPACZ及非手性发光材料的结构示意图

最近，南京大学化学化工学院郑佑轩教授课题组在手性空穴传输材料和器件研究中取得新进展。他们以R/S-1,1-联萘-2,2’-二胺为原料，采用一锅法合成了一对基于咔唑的手性空穴传输对映体R/S-NPACZ，显示了对称的CPL光谱，在甲苯和纯膜中的不对称g_PL因子分别为+5.7×10^-3/−5.3×10^-3 和+5.4×10^-3/−4.9×10^-3。然后，具有不同发射波长的六种非手性磷光铱(III)配合物和多共振热延迟荧光（MR-TADF）材料被用作发光源来制备CP-OLED器件，其显示出与发光材料的光致发光类似的CPEL光谱。基于非手性铱(III)配合物的CP-OLED分别表现出对称的红色、绿色和蓝色CPEL光谱，|g_EL|因子分别为8.8×10⁻⁴、2.3×10^-3和2.0×10^-3。使用MR-TADF材料的器件显示出对称的蓝色、蓝绿色和绿色CPEL光谱，|g_EL|因子分别为1.0×10^-3、3.6×10^-3和2.2×10^-3。

图2. 基于非手性铱(III)配合物的CP-OLED器件R/S-D1, R/S-D2和R/S-D3的性能: (a) 归一化的EL光谱, (b) 电流效率 – 亮度曲线, (c) 外量子效率 – 亮度曲线, (d) – (f) R/S-D1, R/S-D2和R/S-D3的CPEL光谱、g_EL-波长曲线

图3. 基于非手性MR-TADF材料的CP-OLED器件R/S-D4, R/S-D5和R/S-D6的性能: (a) 归一化的EL光谱, (b) 电流效率 – 亮度曲线, (c) 外量子效率 – 亮度曲线, (d) – (f) CPEL光谱、g_EL -波长曲线

据作者所知，这是基于手性空穴传输材料的CP-OLED产生CPEL的首次报道，在器件中手性空穴传输材料起到了“有机偏振片”的作用，可以将普通光转化成圆偏振光，为新型CP-OLED器件的设计提供了新的研究思路。该工作发表在Advanced Materials 上，博士研究生钟笑笙为论文第一作者，郑佑轩教授为论文通讯作者。特别感谢南京大学左景林教授对该工作的支持和帮助！本工作得到了国家自然科学基金项目92256304和U23A20593的大力支持！

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Circularly Polarized Organic Light-emitting Diodes Based on Chiral Hole Transport Enantiomers

Xiao-Sheng Zhong, Li Yuan, Xiang-Ji Liao, Jia-Jun Hu, Shuai Xing, Shi-Quan Song, Jia-Qi Xi, You-Xuan Zheng

Adv. Mater., 2024, DOI: 10.1002/adma.202311857

导师介绍

郑佑轩

https://www.x-mol.com/university/faculty/11588

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