樹枝狀熱活化延遲熒光材料具有良好的溶液加工特性、豐富可調(diào)的發(fā)光特性和獨(dú)特的三維空間結(jié)構(gòu)，成為發(fā)展低成本、高效率有機(jī)電致發(fā)光器件的重要材料體系。近年來，國(guó)內(nèi)外研究組在樹枝狀熱活化延遲熒光材料的分子設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化方面開展了大量工作并取得了重要進(jìn)展，不僅形成了種類豐富的材料體系，而且器件效率和色純度等得到了大幅提升。

最近，長(zhǎng)春理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院馬志華和中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所邵世洋等在《發(fā)光學(xué)報(bào)》發(fā)表了題為“樹枝狀熱活化延遲熒光材料研究進(jìn)展”的綜述文章，從材料和器件出發(fā)，圍繞樹枝狀熱活化延遲熒光材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、光物理特性和器件性能，總結(jié)了國(guó)內(nèi)外研究者在該領(lǐng)域的主要研究進(jìn)展，并分析了其未來發(fā)展所面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

1 引言

樹枝狀有機(jī)電致發(fā)光材料是一類由中心核和外圍樹枝構(gòu)成的具有三維空間結(jié)構(gòu)的有機(jī)電光轉(zhuǎn)換材料，既具有有機(jī)小分子發(fā)光材料明確的化學(xué)結(jié)構(gòu)和確定的分子量，又具有高分子發(fā)光材料的良好溶液加工性能，是發(fā)展低成本、高效率有機(jī)電致發(fā)光器件（OLEDs）的重要材料體系。而其中的樹枝狀熱活化延遲熒光（TADF）材料由于其單線態(tài)-三線態(tài)能級(jí)差（ΔEST）較小，能夠利用反向系間竄越（RISC）過程將三線態(tài)激子轉(zhuǎn)變?yōu)閱尉€態(tài)激子而產(chǎn)生延遲熒光發(fā)射，因而無需貴金屬也能實(shí)現(xiàn)100%的器件內(nèi)量子效率，成為開發(fā)設(shè)計(jì)低成本高效發(fā)光材料的有效途徑，受到了國(guó)內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。

2 樹枝狀熱活化延遲熒光材料

樹枝狀熱活化延遲熒光材料一般由中心核（如電子受體單元）和外圍功能樹枝（如具有空穴傳輸能力的電子給體單元）構(gòu)成，其分子結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中心核通常采用三嗪、硫砜、二苯甲酮等電子受體單元，而樹枝通常由咔唑、吖啶及其雜化單元組成。通過調(diào)控中心核及樹枝單元的強(qiáng)度可以調(diào)控材料的發(fā)光性能，同時(shí)，外圍樹枝對(duì)發(fā)光中心核的包裹作用還可以有效抑制濃度猝滅、提高發(fā)光效率。本文根據(jù)樹枝狀熱活化延遲熒光材料的中心核不同進(jìn)行分類，主要包括：

（1）以三嗪為中心核的樹枝狀TADF材料；

（2）以二苯砜/二苯并噻吩砜為中心核的樹枝狀TADF材料；

（3）以二苯甲酮/蒽醌為中心核的樹枝狀TADF材料；

（4）以苯甲腈為中心核的樹枝狀TADF材料；

（5）以苯環(huán)為中心核的樹枝狀TADF材料。

圍繞不同中心核，對(duì)國(guó)內(nèi)外各課題組的相關(guān)工作進(jìn)行了闡述，對(duì)樹枝狀TADF材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、光物理性質(zhì)及器件性能等方面的研究進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié)。

樹枝狀TADF材料分子結(jié)構(gòu)示意圖及發(fā)光機(jī)理

3 結(jié)論與展望

目前，樹枝狀熱活化延遲熒光材料在材料體系方面已經(jīng)較為豐富，器件性能也得到較大改善，特別是在溶液加工型非摻雜器件以及全溶液加工型器件中表現(xiàn)出了較高的發(fā)光效率，這對(duì)于未來采用濕法工藝發(fā)展低成本、大面積顯示和照明器件具有重要意義。

盡管如此，樹枝狀熱活化延遲熒光材料的發(fā)展仍然面臨諸多挑戰(zhàn)，在分子設(shè)計(jì)和器件性能優(yōu)化等方面需要持續(xù)加強(qiáng)研究。

從分子設(shè)計(jì)角度，一要進(jìn)一步明確分子結(jié)構(gòu)與其發(fā)光性能之間的關(guān)系，包括中心核的類型、樹枝結(jié)構(gòu)單元的能級(jí)結(jié)構(gòu)、樹枝數(shù)目與連接方式等因素與發(fā)光特性之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)；二要面向溶液加工型非摻雜發(fā)光器件，發(fā)展集多種功能于一體的樹枝狀熱活化延遲熒光材料，特別是同時(shí)具有主體功能、發(fā)光功能、電子和空穴注入/傳輸功能的樹枝狀熱活化延遲熒光材料。

從器件性能優(yōu)化的角度，針對(duì)溶液加工工藝在組裝多層器件時(shí)面臨的層間互溶問題，需要發(fā)展具有抗溶劑侵蝕能力的樹枝狀熱活化延遲熒光材料。

相信隨著材料和器件兩個(gè)方面的不斷深入研究，樹枝狀熱活化延遲熒光材料的綜合性能將得到進(jìn)一步提升，從而成為發(fā)展低成本和大面積平板顯示與固體照明器件的重要材料體系。

作者簡(jiǎn)介:

馬志華，博士，碩士研究生導(dǎo)師。2011年于中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所獲得博士學(xué)位，主要從事溶液加工型有機(jī)發(fā)光材料方面的研究。近年來，主持國(guó)家自然科學(xué)青年基金1項(xiàng)，吉林省科技廳項(xiàng)目2項(xiàng)，長(zhǎng)春理工大學(xué)青年人才基金1項(xiàng)；在Adv. Mater.，Adv. Funct. Mater.，ACS appl. Mater. Interface等期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文10余篇。
E-mail：mazhihua@cust.edu.cn

邵世洋，博士，副研究員，2012年于中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所獲得博士學(xué)位，2015年入選中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)，2019年結(jié)題時(shí)被評(píng)為優(yōu)秀會(huì)員，擔(dān)任《發(fā)光學(xué)報(bào)》青年編委。主要從事有機(jī)高分子發(fā)光材料的合成化學(xué)與性能研究，代表性成果包括“空間電荷轉(zhuǎn)移高分子熒光材料”和“聚芳醚非共軛高分子磷光材料”。在J. Am. Chem.Soc.，Angew. Chem. Int. Ed.，Adv. Mater.等期刊發(fā)表論文40余篇；申請(qǐng)中國(guó)發(fā)明專利17項(xiàng)；主持科研項(xiàng)目5項(xiàng)，包括國(guó)家基金委項(xiàng)目3項(xiàng)和中科院項(xiàng)目2項(xiàng)。
E-mail：ssyang@ciac.ac.cn

文章信息：

馬志華, 馬榮榮, 董文月, 等. 樹枝狀熱活化延遲熒光材料研究進(jìn)展[J]. 發(fā)光學(xué)報(bào), 2021, 42(7):904-916. DOI：10.37188/CJL.20210099

論文地址：

http://cjl.lightpublishing.cn/thesisDetails#10.37188/CJL.20210099

論文傳送門在此，請(qǐng)進(jìn)>

編輯 | 趙陽

歡迎課題組投遞成果宣傳稿

轉(zhuǎn)載/合作/課題組投稿，請(qǐng)加微信：447882024

帶您每天讀1篇文獻(xiàn)！加入>Light讀書會(huì)