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Phenanthrene-based deep-blue fluorophores with balanced carrier transport ability for high-performance OLEDs with a CIEy < 0.04
Journal of Materials Chemistry C ( IF 5.7 ) Pub Date : 2022-09-20 , DOI: 10.1039/d2tc02705d Shiyan Guo 1 , Xin Jin 1 , Daqing Zhang 1 , Haitao Zhou 2 , Guoliang Wang 3 , Yanqin Miao 3 , Jinhai Huang 2 , Zhiyun Zhang 1 , Hua Wang 4 , Jianhua Su 1
Journal of Materials Chemistry C ( IF 5.7 ) Pub Date : 2022-09-20 , DOI: 10.1039/d2tc02705d Shiyan Guo 1 , Xin Jin 1 , Daqing Zhang 1 , Haitao Zhou 2 , Guoliang Wang 3 , Yanqin Miao 3 , Jinhai Huang 2 , Zhiyun Zhang 1 , Hua Wang 4 , Jianhua Su 1
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The exploitation of deep-blue emitters with excellent thermal stability, improved color purity and high efficiency is still of great significance for the commercialization of full-color OLEDs. As one of the common functional groups in organic dyes, the phenanthrene moiety possesses blue fluorescence, good carrier transport and a high energy bandgap (Eg), which ensure its potential application in the organic electroluminescence field. In this work, three novel deep-blue fluorophores Cz1, Cz2 and TPA1 with a phenanthrene core and various electron-rich groups were designed and synthesized. The twisted molecular conformation and weak intermolecular charge transfer (ICT) of these tailor-made luminogens endow them with pure deep-blue emission in the range of 414–430 nm with full width at half maximum (FWHM) in the range of 50–61 nm. In addition, all materials exhibit admirable thermal stability with a decomposition temperature (5% weight loss temperature, Td) above 430 °C and high photoluminescence quantum yields (PLQYs) of 34.5%, 27.1% and 91.1%, respectively, as well as considerable hole and electron transport ability. Non-doped devices B1, B2 and B3 adopting Cz1, Cz2 and TPA1 as emitters show deep-blue emission with Commission Internationale de l’Eclairage (CIE) coordinates of (0.161, 0.035), (0.161, 0.031) and (0.156, 0.037), respectively. In particular, device B3 demonstrates superior electroluminescence (EL) performance with the maximum current efficiency (CEmax), the maximum power efficiency (PEmax) and the maximum external quantum efficiency (EQEmax) of 1.44 cd A−1, 1.03 lm W−1 and 4.36%, respectively. Such a high EQEmax value along with a CIEy value of 0.037 is rather rare in deep-blue fluorescent OLEDs. Besides, Cz1, Cz2 and TPA1 were also employed as hosts for Ir(ppy)3 to fabricate green PhOLEDs. The EQEmax values of devices G1 and G2 reach 12.9% and 12.7%, respectively, which are comparable to that of the reference host material 4,4′-di(9H-carbazol-9-yl)-1,1′-biphenyl (CBP) reported in our previous work.
中文翻译：
具有平衡载流子传输能力的菲基深蓝色荧光团，适用于 CIEy < 0.04 的高性能 OLED
开发具有优异热稳定性、提高色纯度和高效率的深蓝色发光体对于全彩OLED的商业化仍然具有重要意义。作为有机染料中常见的官能团之一，菲部分具有蓝色荧光、良好的载流子传输和高能带隙（E g），这保证了其在有机电致发光领域的潜在应用。在这项工作中，三种新型深蓝色荧光团Cz1、Cz2和TPA1设计并合成了具有菲核心和各种富电子基团的。这些定制发光体的扭曲分子构象和弱分子间电荷转移 (ICT) 赋予它们在 414-430 nm 范围内的纯深蓝色发射，半高全宽 (FWHM) 在 50-61 范围内纳米。此外，所有材料都表现出令人赞叹的热稳定性，分解温度（5% 失重温度，T d）高于 430 °C，光致发光量子产率（PLQY）分别为 34.5%、27.1% 和 91.1%，以及相当大的空穴和电子传输能力。采用Cz1、Cz2和TPA1的非掺杂器件B1、B2和B3因为发射器显示深蓝色发射，国际照明委员会 (CIE) 坐标分别为 (0.161, 0.035)、(0.161, 0.031) 和 (0.156, 0.037)。特别是，器件 B3 表现出优异的电致发光 (EL) 性能，最大电流效率 (CE max )、最大功率效率 (PE max ) 和最大外部量子效率 (EQE max ) 为 1.44 cd A -1、1.03 lm W分别为-1和 4.36%。如此高的 EQE最大值以及 0.037 的 CIE y值在深蓝色荧光 OLED 中相当罕见。此外，Cz1、Cz2和TPA1还被用作 Ir(ppy) 3的主体以制造绿色 PhOLED。器件 G1 和 G2的 EQE最大值分别达到 12.9% 和 12.7%，与参考主体材料 4,4'-di(9 H -carbazol-9-yl)-1,1'- 相当联苯（CBP）在我们之前的工作中报道。
更新日期：2022-09-20
中文翻译：
具有平衡载流子传输能力的菲基深蓝色荧光团，适用于 CIEy < 0.04 的高性能 OLED
开发具有优异热稳定性、提高色纯度和高效率的深蓝色发光体对于全彩OLED的商业化仍然具有重要意义。作为有机染料中常见的官能团之一，菲部分具有蓝色荧光、良好的载流子传输和高能带隙（E g），这保证了其在有机电致发光领域的潜在应用。在这项工作中，三种新型深蓝色荧光团Cz1、Cz2和TPA1设计并合成了具有菲核心和各种富电子基团的。这些定制发光体的扭曲分子构象和弱分子间电荷转移 (ICT) 赋予它们在 414-430 nm 范围内的纯深蓝色发射，半高全宽 (FWHM) 在 50-61 范围内纳米。此外，所有材料都表现出令人赞叹的热稳定性，分解温度（5% 失重温度，T d）高于 430 °C，光致发光量子产率（PLQY）分别为 34.5%、27.1% 和 91.1%，以及相当大的空穴和电子传输能力。采用Cz1、Cz2和TPA1的非掺杂器件B1、B2和B3因为发射器显示深蓝色发射，国际照明委员会 (CIE) 坐标分别为 (0.161, 0.035)、(0.161, 0.031) 和 (0.156, 0.037)。特别是，器件 B3 表现出优异的电致发光 (EL) 性能，最大电流效率 (CE max )、最大功率效率 (PE max ) 和最大外部量子效率 (EQE max ) 为 1.44 cd A -1、1.03 lm W分别为-1和 4.36%。如此高的 EQE最大值以及 0.037 的 CIE y值在深蓝色荧光 OLED 中相当罕见。此外，Cz1、Cz2和TPA1还被用作 Ir(ppy) 3的主体以制造绿色 PhOLED。器件 G1 和 G2的 EQE最大值分别达到 12.9% 和 12.7%，与参考主体材料 4,4'-di(9 H -carbazol-9-yl)-1,1'- 相当联苯（CBP）在我们之前的工作中报道。
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