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Chem. Mater. | 高效四齿Pt(II)配合物磷光分子及其在天蓝光OLED中的应用


英文原题:Tetradentate Platinum(II) Complexes for Highly Efficient Phosphorescent Emitters and Sky Blue OLEDs

通讯作者:李贵杰、佘远斌,浙江工业大学

作者:Guijie Li,* Xiangdong Zhao, Tyler Fleetham, Qidong Chen, Feng Zhan, Jianbing Zheng, Yun-Fang Yang, Weiwei Lou, Yuning Yang, Kun Fang, Zongzhou Shao, Qisheng Zhang, Yuanbin She*


有机发光器件(OLED)具有色彩鲜艳、响应速度快、分辨率和对比度高、视角广等优点,能以廉价的玻璃为基板,具有生产成本低、工艺简单、可进行大面积生产等优点。因此,OLED已成为新一代全彩显示技术,在高端电子产品如手机、电视产品中得到越来越广泛的应用。此外,OLED使用温度范围宽,并且还能够以柔性的塑料或金属为基板,因此,其在航空航天、柔性显示和照明领域也有着巨大的应用前景。


发光材料是OLED器件的核心。由于磷光发光分子能够充分利用电激发所产生所有单线态和三线态激子,使OLED器件的内部量子效率达到100%,因此美国UDC公司发展的红光和绿光环金属Ir(III)配合物磷光分子已被成功应用到OLED产品之中。但是蓝光磷光分子由于稳定性原因,尚未实现商业化应用,是OLED领域亟待解决的瓶颈问题。


近日,浙江工业大学化学工程学院、省部共建绿色化学合成技术国家重点实验室(筹)的李贵杰副研究员(点击查看介绍)和佘远斌教授(点击查看介绍)团队设计并合成了一系列含5/6/6金属并环的四齿环金属Pt(II)配合物磷光分子(图1),对其结构和光物理性质进行了深入研究,并成功应用于高效而稳定的天蓝光OLED器件之中,为Pt(II)类磷光分子的设计和发展提供了重要参考。

图1. 基于5/6/6金属并环的四齿环金属Pt(II)配合物磷光分子的合成和结构


研究表明配合物分子几何结构对其光物理性质起着至关重要的作用(图2)。其一,光色易调。通过对配体上杂芳环的选择性合成调节,可高效调控磷光分子的发光颜色,使之覆盖整个可见光区域(λmax= 464–632nm)(图2)。其二,量子效率高、激发态寿命短。室温下,所有Pt(II)配合物磷光分子在2-甲基四氢呋喃溶液中均有很高的磷光量子效率,其中五个分子Pt(2-ptz)、Pt(1-ptz)、Pt(1-ptzMe)、Pt(1-ptzPh)和Pt(ppy)达到100%;且激发态寿命很短,均在毫秒范围内,其中Pt(1-ptzMe)短至1.4 μs,辐射速率可高达7.14×105s-1。其三,磷光分子几何结构对其发射光谱及HOMO/LUMO轨道分布影响巨大。如图3所示,杂芳环三氮唑中与Pt(II)配位的氮原子不同可对其结构产生极大影响,由于Pt(1-ptz)中N3可与吡啶邻位氢原子形成分子内氢键,使之平面性更好,因此在其溶液和薄膜样品中均观察到了激基缔合物(excimer)的发射峰,而此现象尚未在之前的5/6/6金属并环四齿Pt(II)配合物中观察到(图4)。并且在其衍生物Pt(1-ptzMe)和Pt(1-ptzPh)中亦观察到了此现象。最后,在器件结构未优化的情况下,基于Pt(1-ptz)的天蓝光OLED器件,其最大的外部量子效率(EQE)为14.5%,在1000 cd/m2的亮度下仍保持在12.7%(图5);同时此器件可持续点亮数小时,证明其有相当的稳定性。

图2. Pt(II)配合物磷光分子室温下2-甲基四氢呋喃溶液中的发射光谱


图3. Pt(2-ptz)和Pt(1-ptz)分子单晶结构及HOMO/LUMO轨道分布


图4. 不同浓度下Pt(1-ptz)(a)和Pt(1-ptzMe) (b)在2-甲基四氢呋喃溶液中的发射光谱;不同掺杂浓度的Pt(1-ptz):26mCPy薄膜发射光谱(c)


图5. OLED器件结构及性能测试


相关工作发表在Chemistry of Materials 上。课题组赵向东博士完成了大部分磷光分子合成和表征工作。感谢杨云芳教授、美国南加州大学Tyler Fleetham博士、南京工业大学杭晓春教授和浙江大学张其胜研究员分别在理论计算、光物理测试、器件稳定性测试方面的支持和帮助。该研究得到了国家自然科学基金等项目的大力支持。


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Tetradentate Platinum(II) Complexes for Highly Efficient Phosphorescent Emitters and Sky Blue OLEDs

Guijie Li,* Xiangdong Zhao, Tyler Fleetham, Qidong Chen, Feng Zhan, Jianbing Zheng, Yun-Fang Yang, Weiwei Lou, Yuning Yang, Kun Fang, Zongzhou Shao, Qisheng Zhang, Yuanbin She*

Chem. Mater., 2019, DOI: 10.1021/acs.chemmater.9b04263

Publication Date: December 23, 2019

Copyright © 2019 American Chemical Society


导师介绍

李贵杰

https://www.x-mol.com/university/faculty/108880

佘远斌

https://www.x-mol.com/university/faculty/18820



(本稿件来自ACS Publications


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