激基复合物型树枝状TADF大分子的构筑及发光机制研究

The functionalized dendron has a key role in improving the electroluminescence performance of dendrimers. Although the traditional groups with high energy and wide band-gap can inhibit the reversed energy transfer from the luminescent core to the peripheral dendron, they also lead to the excessively high injection potential and driving voltage. This project aims to construct novel thermally activated delayed fluorescence (TADF) dendrimer with exciplex dendrons, which can reduce the driving voltage and improve the power efficiency of the organic light emitting diodes (OLED) through the charge transfer between the donor and acceptor. We will focus on the effect of the link distance between the donor and receptor groups on the formation of exciplex, study the energy transfer mode between the luminescent core and peripheral dendron, construct the theoretical model of bulk heterojunction of dendrimer. The coordinate regulation of TADF and exciplex in one system is of great scientific significance to improve the electroluminescent properties of fluorescent macromolecules. The successful implementation of the project will expand the design idea of functional dendron, enrich the material system with TADF ability and enhance the device performance of solution-processed OLED.

功能化支链对于提升树枝状荧光大分子的电致发光性能具有关键作用。传统的高能级、宽带隙基团虽然可以抑制发光核向外围支链的能量反传，同时也会导致过高的注入势垒和驱动电压。本项目拟采用激基复合物作为表面功能基团构筑树枝状热激活延迟荧光（TADF）大分子，利用外围给体和受体基团的电荷转移实现载流子从传输层到发光层的零势垒注入，从而降低驱动电压，提高功率效率。通过研究给体和受体基团的连接距离对激基复合物强弱的作用规律，分析外围电荷转移态向中心发光核的能量传递方式，构建树枝状大分子本体异质结理论模型，实现单一分子体系协同调控延迟荧光和激基复合物两种功能的目标。项目的顺利实施对于拓展功能化支链的设计思路，丰富热激活延迟荧光的材料体系，提高可溶液加工型荧光大分子的电致发光性能具有重要的科学意义。

有机发光二极管（OLED）作为下一代显示和照明器件具有重量轻、亮度高、宽视角以及可弯曲等优点，受到科研界和产业界的广泛关注。热激活延迟荧光（TADF）可以有效的利用三线态激子实现器件理论上100%的内量子效率，因此被视为理想的第三代OLED发光材料。本研究采用功能化支链提升树枝状热激活延迟荧光大分子的电致发光性能，不仅有效地改善了传统高能级、宽带隙基团引起的注入势垒和驱动电压高的问题，而且有效抑制了发光核向外围支链的能量反传。项目创新性的采用激基复合物型表面功能基团构筑树枝状热激活延迟荧光大分子，利用外围给体和受体基团的电荷转移实现载流子从传输层到发光层的零势垒注入，从而降低驱动电压，提高功率效率。设计合成的封装型TADF分子均具有较小单-三线态能极差（ΔEST）和高的荧光量子效率（PLQY）。制备的白光二极管功率效率达到30.4 lm/W，与未封装的母体分子相比，器件效率提高了50%，甚至可以和蒸镀器件想媲美。本研究不仅证明了TADF材料在获得高效溶液法白光二极管方面的潜力，同时佐证了分子封装策略在降低激子-极化子猝灭方面有重要作用。. 此外，本研究设计合成了多种TADF型蓝色发光材料，成功的实现了利用树枝状材料制备溶液法杂化白光二极管。通过非共轭链接咔唑基团作为空间屏障，分子封装技术不仅能够保持TADF 的本征性质不变，而且可以有效的抑制分子间相互作用引起的激子猝灭。基于封装材料优化的溶液法杂化白光二极管获得了17.0%的外量子效率，器件的亮度高达20000 cd/m2，器件寿命提高了20倍。通过研究封装基团的结构对激基复合物形成强弱的作用规律，剖析了外围电荷转移态对中心发光核的能量淬灭方式，初步构建出封装型树枝状大分子的理论模型，这不仅为拓展功能化支链提供设计思路，而且对提高可溶液加工型大分子荧光材料的电致发光性能具有重要的科学意义。