深圳普瑞材料及合作高校Chemical Science:新型[3 + 2 + 1]磷光铱金属配合物实现高效蓝光OLED器件

日期:2021-08-11     来源:InfoMat    
核心提示:深圳普瑞材料技术有限公司联合香港大学深圳研究院、广东工业大学、清华大学深圳国际研究生院针对这一问题设计出了具有新颖[3+2+1]配位构型的磷光铱金属配合物,展现出高发光效率、良好的稳定性、发光波长可调谐性和高OLED器件效率、低滚降以及长寿命等特点。
有机电致发光二极管(OLED)是新一代的全彩显示技术,具有主动发光、柔性显示、视角广、色域宽、图像清晰、轻薄等优势,已经广泛应用于各种高端电子产品如手机、电视、手表等。而且,OLED使用功率低和工作温度范围宽等特点,使其在照明和航空航天领域具有巨大的应用潜力。

磷光有机电致发光二极管(PhOLED)能够同时利用单重态和三重态激子,实现100%的内量子效率(IQE),PhOLED直接为有源矩阵OLED(AMOLED)的商业化作出了贡献,磷光材料也成为OLED发光层材料发展的主要方向。相比于绿光和红光PhOLED,蓝光PhOLED的发展缓慢,这主要是由于缺乏同时具有高效率与长寿命的蓝色磷光材料。目前,具有三双齿[2+2+2]和双三齿[3+3]配位构型的磷光铱金属化合物已被广泛研究,但是,高效率的[3+2+1]型的中性铱金属配合物还未见报道。

深圳普瑞材料技术有限公司联合香港大学深圳研究院、广东工业大学、清华大学深圳国际研究生院针对这一问题设计出了具有新颖[3+2+1]配位构型的磷光铱金属配合物,展现出高发光效率、良好的稳定性、发光波长可调谐性和高OLED器件效率、低滚降以及长寿命等特点。

相关结果发表在英国皇家化学会旗舰期刊 Chemical Science上(DOI: 10.1039/D1SC01426A)上。

由于此配位构型具有灵活可替换的优点,化合物的发射光波长可以轻易地从紫外光调节至红光区域(386–609 nm),实现可见光谱的全覆盖。相比于经典的[2 + 2+ 2]型铱配合物和Ir(III)–Br、Ir(III)–I、Ir(III)–OCN配合物,在含有相同配体的情况下,具有氰基(–CN)的Ir(III)–CN配合物展示出10–30 nm的发射波长蓝移,这是由于氰基的强拉电子效应,降低了HOMO能级。另外,文中大部分的蓝光Ir(III)–CN配合物的PLQY都超过50%,其中发深蓝光的dfpypy-CN的绝对发光量子效率高达81%,这是迄今为止所报道过的最好深蓝光材料之一。

随后,作者研究了这些材料在OLED器件上的应用。以dfppy-CN作为发光材料,CzSi为主体材料所制备的蓝光OLED的器件外量子效率(ηExt)达到22.94%、最大电流效率(ηL)为34.1 cd A-1、最大功率效率(ηP)为24.5 lm W-1、CIE坐标为(0.14, 0.24)。Device VI在100 cd m-2亮度下的蓝色指标(blue index; ηP/CIEy)为141.9,超过了绝大多数CIEy值小于0.25且基于铱配合物的蓝光OLED器件(一般为120)。而且该器件在1000 cd m-2亮度下的效率滚降仅为5.7%,这是迄今为止所报道过的最好蓝光OLED之一。此外,ppy-CN和ppy-OCN的器件寿命也进行了测试,在400 cd m-2亮度下,以ppy-CN和ppy-OCN制备的OLED器件寿命LT50分别为85.7 h和99.9 h。值得注意的是,该寿命达到了以经典蓝光材料FIrpic所制备的相同器件的4倍以上(20.1 h)。证明以[3+2+1]配位构型铱金属配合物所制备的OLED器件在具备高效率的同时,也具有良好的稳定性。作者还表示以该类材料制备的高效红光、绿光OLED器件研究正在进行中。本工作为高效率磷光材料的设计提供了新的思路,在OLED全色显示和照明上极具应用前景。

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