Deze materialen vertonen echter vaak een lange levensduur in de geëxciteerde toestand, wat een ernstige uitdoving van triplet-excitonen kan veroorzaken en zo de efficiëntie van het apparaat kan verminderen. Het aanpakken van dit probleem met behoud van de smalbandemissie blijft een cruciale uitdaging.

Om dit aan te pakken heeft een onderzoeksteam onder leiding van professor Chuluo Yang en universitair hoofddocent Xiaosong Cao aan de Universiteit van Shenzhen een π-conjugatie-uitbreidingsstrategie geïntroduceerd met behulp van covalente boor-stikstofbindingen, gericht op innovatieve moleculaire structuren. Het artikel van het team is gepubliceerd in het tijdschrift National Science Review .

Voortbouwend op conventionele MR-TADF-emitters ontwikkelde het team nieuwe hoogwaardige boor-stikstof-gefuseerde polycyclische aromatische raamwerken (DABNA-3B en BCzBN-3B) via post-functionalisatie-reactieroutes. Deze methode vergroot niet alleen de mogelijkheden voor het ontwerpen van smalbandzenders, maar leidt ook tot een uitgebreide verbetering van de apparaatprestaties.

Uit theoretische berekeningen is gebleken dat de integratie van covalente boor-stikstofbindingen niet alleen de moleculaire vlakheid en stijfheid aanzienlijk verbetert om hoogfrequente trillingen te onderdrukken, maar ook effectief de elektronische structuur met meervoudige resonantie behoudt, waardoor de delokalisatie van elektronen wordt bevorderd.

Bijgevolg vertoonden de doelverbindingen substantiële verbeteringen ten opzichte van de oudermoleculen in verschillende belangrijke fotofysische parameters, zoals fluorescentie-kwantumopbrengst, volledige breedte op half-maximum, omgekeerde kruissnelheid tussen systemen en horizontale dipooloriëntatie. Met name BCzBN-3B bereikte een uitzonderlijk smalle volledige breedte bij half maximum van slechts 8 nm in n-hexaanoplossing en een hoge omgekeerde intersysteem-overgangssnelheidsconstante van 0,9 × 10 ⁶ s ⁻¹ .

Op basis hiervan hebben de auteurs verder hemelsblauwe OLED's geconstrueerd die smalbandemissie, hoge externe kwantumefficiëntie en laag-efficiënte roll-off-eigenschappen combineren. Opvallend is dat de op BCzBN-3B gebaseerde OLED een maximale externe kwantumefficiëntie van 42,6% behaalde, waarmee een nieuw efficiëntierecord werd gevestigd voor OLED-apparaten die gebruik maken van een binaire emitterende laag. Bovendien bij een helderheid van 1000 cd m ⁻² , behield het apparaat nog steeds een efficiëntie van 30,5%, wat een kleine efficiëntie-roll-off laat zien.

Deze studie biedt een nieuw ontwerpconcept voor het effectief balanceren van de kleurzuiverheid van het materiaal en de efficiëntie van het excitongebruik, en is van groot belang voor het bevorderen van ultrahoge-definitie weergavetechnologie. Afgestudeerde studenten Xingyu Huang en Jiahui Liu aan de Universiteit van Shenzhen zijn de co-eerste auteurs, en universitair hoofddocent Xiaosong Cao en professor Chuluo Yang zijn de corresponderende auteurs van het artikel.

Meer informatie: Xingyu Huang et al, B‒N covalente binding-betrokken π-extensie van meervoudige resonantie-emitters maakt hoogwaardige smalbandige elektroluminescentie mogelijk, National Science Review (2024). DOI:10.1093/nsr/nwae115

Aangeboden door Science China Press