Per soddisfare le esigenze dei display ad altissima definizione di prossima generazione, l’industria dei diodi organici a emissione di luce (OLED) sta perseguendo attivamente lo sviluppo di materiali organici a emissione di luce a banda stretta. Nell'ambito di questo impegno, i materiali a fluorescenza ritardata attivata termicamente a risonanza multipla (MR-TADF) basati su idrocarburi policiclici aromatici fusi con boro-azoto hanno guadagnato importanza per la loro efficienza energetica e purezza del colore, catturando l'interesse sia del mondo accademico che dell'industria.
Tuttavia, questi materiali spesso mostrano una lunga durata dello stato eccitato, che può causare un grave raffreddamento degli eccitoni tripletti e quindi ridurre l'efficienza del dispositivo. Affrontare questo problema mantenendo allo stesso tempo le emissioni a banda stretta rimane una sfida cruciale.
Per affrontare questo problema, un gruppo di ricerca guidato dal professor Chuluo Yang e dal professore associato Xiaosong Cao presso l’Università di Shenzhen ha introdotto una strategia di estensione della coniugazione π utilizzando legami covalenti boro-azoto, concentrandosi su strutture molecolari innovative. L'articolo del team è pubblicato sulla rivista National Science Review .
Basandosi sugli emettitori MR-TADF convenzionali, il team ha sviluppato nuove strutture policicliche aromatiche di ordine superiore fuse con boro-azoto (DABNA-3B e BCzBN-3B) attraverso percorsi di reazione post-funzionalizzazione. Questo metodo non solo amplia la portata della progettazione di emettitori a banda stretta, ma porta anche a un miglioramento completo delle prestazioni del dispositivo.
Calcoli teorici hanno rivelato che l'incorporazione di legami covalenti boro-azoto non solo migliora significativamente la planarità e la rigidità molecolare per sopprimere le vibrazioni ad alta frequenza, ma preserva anche efficacemente la struttura elettronica a risonanza multipla, promuovendo la delocalizzazione degli elettroni.
Di conseguenza, i composti target hanno mostrato miglioramenti sostanziali rispetto alle molecole madri in diversi parametri fotofisici chiave, come la resa quantica della fluorescenza, l'intera larghezza a metà massimo, la velocità di attraversamento intersistema inverso e l'orientamento orizzontale del dipolo. In particolare, BCzBN-3B ha raggiunto un'ampiezza totale eccezionalmente ridotta a metà massimo di soli 8 nm in soluzione di n-esano e un'elevata costante di velocità di attraversamento intersistema inverso di 0,9 × 10 6 s −1 .
Sulla base di ciò, gli autori hanno ulteriormente costruito OLED azzurri che combinavano emissione a banda stretta, elevata efficienza quantistica esterna e caratteristiche di roll-off a bassa efficienza. In particolare, l’OLED basato su BCzBN-3B ha raggiunto un’efficienza quantica esterna massima del 42,6%, stabilendo un nuovo record di efficienza per i dispositivi OLED che impiegano uno strato di emissione binaria. Inoltre, con una luminosità di 1000 cd m −2 , il dispositivo ha comunque mantenuto un'efficienza del 30,5%, mostrando una piccola riduzione dell'efficienza.
Questo studio fornisce un nuovo concetto di progettazione per bilanciare efficacemente la purezza del colore dei materiali e l'efficienza di utilizzo degli eccitoni ed è di notevole importanza per il progresso della tecnologia dei display ad altissima definizione. Gli studenti laureati Xingyu Huang e Jiahui Liu dell'Università di Shenzhen sono i co-autori, mentre il professore associato Xiaosong Cao e il professor Chuluo Yang sono i corrispondenti autori dell'articolo.
Ulteriori informazioni: Xingyu Huang et al, L'estensione π coinvolta nel legame covalente B‒N di emettitori di risonanza multipli consente l'elettroluminescenza a banda stretta ad alte prestazioni, National Science Review (2024). DOI:10.1093/nsr/nwae115
Fornito da Science China Press
