纯有机室温磷光（room-temperature phosphorescence, RTP）材料被认为是一种具有潜力的新型有机发光材料，其在有机发光二极管（OLED）中可以实现较高的激子利用率，因而得到广泛的关注和研究。然而，目前文献报道的RTP材料通常具有较长的三线态寿命，使得基于RTP材料的OLED器件中存在严重的三线态–三线态激子湮灭，导致器件性能的大幅下降，无法满足实际应用的要求。 近期，华南理工大学赵祖金教授课题组报道了一种高性能RTP发光分子的设计策略，成功开发了一种高性能纯有机RTP材料，并实现了高效率非掺杂底发射OLED器件、非掺杂顶发射OLED器件、非掺杂叠层OLED器件和非掺杂厚发光层OLED器件的制备，创下了基于纯有机RTP材料的非掺杂OLED器件最高性能记录。
图1 3,2-PIC-XT的分子结构、单晶结构和理论计算结果 该工作利用占吨酮（XT）为电子受体、5-苯基-5,12-二氢吲哚并[3,2-a]咔唑（3,2-PIC）为电子给体，构筑了一个新型RTP分子3,2-PIC-XT。一方面，XT受体的引入能有效提高的分子旋轨耦合，促进分子的系间窜越过程；另一方面，3,2-PIC给体的引入，并减小其与XT受体的扭转角，可以有效调控激发态能级，避免出现延迟荧光。作者对3,2-PIC-XT进行系统的光物理性能表征和理论计算研究，从多个方面验证了3,2-PIC-XT具有显著RTP性质，并发现3,2-PIC-XT的非掺杂薄膜具有较短的室温磷光寿命（2.9 μs）、较高的量子产率（72%）、以及较好的水平偶极取向和双极载流子传输特性，适合应用于OLED器件。 图2 3,2-PIC-XT的光物理特性 由于具有快速的磷光辐射速率（~1 × 105 s‒1），3,2-PIC-XT的非掺杂薄膜能够充分利用器件中的单线态和三线态激子，并且有效抑制激子湮灭过程。因此，作者以3,2-PIC-XT的非掺杂薄膜为发光层，制备了性能优异的底发射OLED器件、顶发射OLED器件、叠层OLED器件和厚发光层OLED器件，分别实现24.91%、24.53%、42.50%和17.79%的最高器件外量子效率，而且效率滚降很小，在基于RTP材料的非掺杂OLED器件中，实现了性能上的重大突破。 图3 3,2-PIC-XT的非掺杂OLED器件结构与外量子效率 综上所述，该工作为解决纯有机RTP材料电致发光性能较低的问题提供了有效的分子设计及器件制备新策略，有助于推动基于纯有机RTP 材料的高性能OLED器件的进一步发展。 论文信息 Purely Organic Room-Temperature Phosphorescence Molecule for High-Performance Non-Doped Organic Light-Emitting Diodes Xiaoluo Peng, Peng Zou, Dr. Jiajie Zeng, Xing Wu, Dian Xie, Yan Fu, Dr. Dezhi Yang, Prof. Dongge Ma, Prof. Ben Zhong Tang, Prof. Zujin Zhao 文章的通讯作者是华南理工大学赵祖金教授，第一作者是华南理工大学的硕士生彭小洛、硕士生邹鹏和曾嘉杰博士。该工作受到国家自然科学基金和广东省基础与应用基础研究基金的资助支持。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202405418
