【材料】清华大学段炼教授课题组：精准调控多重共振分布区域实现BT2020绿光发射- 大数跨境

【材料】清华大学段炼教授课题组：精准调控多重共振分布区域实现BT2020绿光发射

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2024-01-11

导读：清华大学段炼教授团队与三月科技和南通大学合作，又进一步提出了调控多重共振分布区域实现BT2020绿光的新策略

随着科技的快速发展，人们对显示器提出了更高的要求，即需要更加真实地反映客观世界的颜色。因此，宽色域显示大势所趋，新一代的BT2020标准也应运而生。对于OLED显示而言，则需要开发具有窄带发射特征的全色染料。考虑到，相比于红光和蓝光，三原色中的绿光色度的改善对于提升整个显示的色域最为显著，因此，高色纯度绿光材料的开发一直是研究的前沿和热点。

清华大学段炼教授团队一直深耕窄光谱绿光材料领域：率先制备出首个绿光窄光谱多重共振（MR）材料体系（F-BNs，Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 16912），突破了该体系光色仅局限在蓝光范围的瓶颈；相继开发出多款纯绿光MR染料，不断刷新半峰宽和色纯度的记录（Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 17499; Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202202380; Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202313254）。近日，在前期工作的基础上，该团队与三月科技和南通大学合作，又进一步提出了调控多重共振分布区域实现BT2020绿光的新策略：通过稠合硼/氧多重共振（B/O-MR）片段和吲哚咔唑多重共振（ICz-MR）片段，借助外围基团精细调控染料的前线轨道，使其更多地分布在超窄的ICz-MR片段上，成功实现了绿光半峰宽的突破。

图1. 多环芳烃稠合MR片段构筑超高色纯度染料的机制。

目标分子BO-DICz和TPABO-DICz的光物理测试表明，甲苯稀溶液中BO-DICz和TPABO-DICz的最大吸收峰、半峰宽和CIE坐标分别是507 nm、18 nm、（0.11，0.69）和515 nm、17 nm、（0.17，0.76）。其中，17 nm的半峰宽和（0.17，0.76）的色坐标，分布代表目前最窄和色度最优的纯绿光材料（图2）。以TPABO-DICz为染料制备的绿光TSF-OLEDs（热活化敏化器件）同样实现了半峰宽的突破，其电致发光波长、半峰宽和CIE色坐标分别为522 nm、22 nm和（0.24，0.74），代表着目前最窄的底发光绿光器件。此外，器件还具有25.8%的最大外量子效率（图3）。

图2. TPABO-DICz和BO-DICz的紫外可见吸收光谱和荧光光谱（a）和瞬态曲线（b）。

图3. TPABO-DICz的底发光器件，器件结构（a），EL光谱（b），电流密度-亮度-电压曲线（c），EQE曲线（d）。

为了验证超纯绿光染料在实际应用中的潜力，该团队还进一步制备了TPABO-DICz的顶发光器件（图4）。受益于微腔结构有效的振动抑制，器件的半峰宽进一步缩减至16 nm，从而获得了几乎满足BT2020的纯绿光发射（CIE：0.14, 0.79）。更重要的是，上述器件实现了还实现了目前最高的电流效率，高达226.4 cd A^-1，表明超高色纯度染料在构筑高能效顶发光器件的优势。此外，在初始亮度15524 cd m^-2时，该顶发光器件的LT80的寿命可以达到223.2小时，表明TPABO-DICz具有很好的稳定性。

图4. TPABO-DICz的底发光器件：电流效率-电压曲线（a），EQE曲线（b），电流密度-亮度-电压曲线（c），EL光谱（d）。

综上所述，该工作提出了一种超高色纯度有机染料的通用设计策略，从而推动MR器件的实际应用。这一成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition 上，文章的第一作者是南通大学吴正光教授和清华大学博士后辛阳阳，南通大学吴正光教授、清华大学张跃威助理研究员和段炼教授是文章的共同通讯作者。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Precise Regulation of Multiple Resonance Distribution Regions of a B,N-Embedded Polycyclic Aromatic Hydrocarbon to Customize Its BT2020 Green Emission

Zheng-Guang Wu, Yangyang Xin, Chaowu Lu, Weichun Huang, Haojie Xu, Xiao Liang, Xudong Cao, Chong Li, Dongdong Zhang, Yuewei Zhang, Lian Duan

Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202318742

段炼教授简介

段炼，清华大学教授，长期从事有机光电材料相关领域研究，提出了热活化敏化发光的新型发光机制，发展了高迁移率的双极性传输材料和基于稳定前驱体的电子注入材料，为高效稳定的OLED技术奠定了基础。在 Nat. Photonics、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、Nat. Commun.、Sci. Adv.、Chem、Light. Sci. Appl.、Energy Environ. Sci. 等刊物上发表了SCI论文200余篇，引用10000余次，获授权国际国内发明专利150余项。

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