任咏华院士团队JACS：具有热活化延迟荧光性质的含四齿配体金(III)配合物及其在有机电致发光器件中的应用

近日，香港大学的任咏华（点击查看介绍）研究团队开发了一系列具有热活化延迟荧光 (Thermally activated delayed fluorescence, TADF) 性质的含四齿配体金(III)配合物，并将其应用在制备有机电致发光器件 (OLED)。

由于TADF材料能够收集单重态和三重态激子以产生光发射，从而实现100%的最大内部量子效率，TADF材料及其在OLED的应用在近年备受关注。而基于金(III)配合物的独特电致发光 (EL) 特性，最近对金(III)配合物的TADF性质的探索亦引起了广泛的兴趣。作为重金属，金(III)中心带来的强自旋轨道耦合 (SOC) 被认为有助于逆向系间跨越 (RISC)。

迄今为止，已报道的红光金(III) OLED的性能不及其他发射颜色的器件。这种差异可归因于低能量红光发射体的高非辐射衰减速率所带来的低光致发光量子产率 (PLQY)。为了改善低能量发射体的性能，可以通过合理的分子设计来增强辐射衰减速率或减少非辐射衰减速率。将TADF特性引入红光发射的金(III)配合物将有利于提高辐射衰减速率，而采用具有多齿配位和刚性的环金属配体可限制激发态结构畸变、从而抑制非辐射衰减过程。

香港大学团队成功设计和合成了一类含有吖啶基的四齿C^C^N^N TADF金(III)配合物，通过将不同的取代基引入吖啶和吡啶基团上，可调节发光颜色从橙色至近红外 (NIR)。这些配合物在固态薄膜中表现出高达0.76的PLQY、同时有较短的激发态寿命和达到10⁵ s^–1的辐射衰减速率值。通过发射峰波长的蓝移和随温度升高而提升的发射强度可证实这些配合物的TADF性质。同时它们的单重激发态与三重激发态间的能隙 (ΔE_ST) 约为0.13 eV，有利于TADF过程。变温超快瞬态吸收光谱实验也进一步证实了这些配合物的TADF特性，并为观察RISC和激发态动力学提供了直接证据，同时首次确定了动力学参数。此外，此类配合物在溶液加工和真空蒸镀型器件中取得了分别为12.2和12.7 %的最大外量子效率 (EQE)，是目前取得最高数值的红光发射金(III)器件之一。这些红光发射器件具有长达34,058小时的寿命，证明了TADF金(III)器件的稳健性。

该研究近期发表在Journal of the American Chemical Society 上；文章的通讯作者是香港大学的任咏华院士、陈美仪研究助理教授和香港城市大学的高志钊副教授，第一作者是香港大学博士研究生郭颍琦。

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Tetradentate C^C^N^N Ligand-Containing Gold(III) Complexes with Orange to Deep-Red Thermally Activated Delayed Fluorescence (TADF) and Their Application in Organic Light-Emitting Devices

Wing-Kei Kwok, Lok-Kwan Li, Shiu-Lun Lai, Ming-Yi Leung, Wai Kit Tang, Shun-Cheung Cheng, Man-Chung Tang, Wai-Lung Cheung, Chi-Chiu Ko, Mei-Yee Chan, and Vivian Wing-Wah Yam

J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 9584–9595, DOI: 10.1021/jacs.2c13820

导师介绍

任咏华

https://www.x-mol.com/university/faculty/304515