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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設(shè)國際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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有機(jī)螺環(huán)基團(tuán)有機(jī)發(fā)光二極管材料與器件研究取得進(jìn)展

2025-05-16 寧波材料技術(shù)與工程研究所

【字體：大中小】

語音播報(bào)

面向超高清顯示（UHD）技術(shù)的核心需求，紅、綠、藍(lán)窄譜帶發(fā)光材料的研發(fā)逐漸成為有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)熒光材料由于局部激發(fā)態(tài)（¹LE）的展寬效應(yīng)，其半峰寬（FWHM）通常大于40 nm；而磷光材料則因配體-配體三重態(tài)電荷轉(zhuǎn)移態(tài)（³LLCT）或配體-金屬中心三重態(tài)電荷轉(zhuǎn)移態(tài)（³MLCT）的電荷轉(zhuǎn)移機(jī)制導(dǎo)致光譜展寬，難以滿足UHD技術(shù)對高色純度的嚴(yán)苛要求?；谂?氮摻雜多環(huán)芳烴（B/N-PAHs）的多重共振熱活化延遲熒光材料（MR-TADF），通過MR效應(yīng)和剛性分子結(jié)構(gòu)顯著降低了材料的FWHM，展現(xiàn)出作為未來OLED材料的潛力。然而，其剛性平面結(jié)構(gòu)顯著提高了單重態(tài)-三重態(tài)能隙（ΔEST），從而大幅衰減了反向系間竄越（RISC）速率，限制了器件效率的進(jìn)一步提升。

近期，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究員葛子義、副研究員李偉，聯(lián)合華南理工大學(xué)教授蘇仕健提出一種分子設(shè)計(jì)策略，將剛性 9,9'-螺雙[芴]（SF）單元全部或部分整合到B/N-分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移（MR）發(fā)光核心中，成功開發(fā)了含螺芴的MR-TADF材料體系SF-BN1、SF-BN2、SF-BN3 和 SF-BN4。該材料體系具有高色純度和高效率的特性。

對于完全嵌入 B/N-MR 核心的發(fā)光體SF-BN1和SF-BN2，SF中的sp³雜化碳原子將每個(gè)分子分成對稱的部分，形成兩個(gè)獨(dú)立且剛性的B/N-MR 發(fā)光中心。這阻礙了共軛結(jié)構(gòu)，降低了共軛長度，發(fā)射出深藍(lán)光，并通過多通道輻射衰減過程和能量轉(zhuǎn)移機(jī)制顯著提高了材料效率。對于部分嵌入B/N-MR 核心的發(fā)光體SF-BN3 和 SF-BN4，芴嵌入的 B/N-MR 核心可以連接B/N2[4]螺旋烯亞單元，形成剛性分子框架。

值得注意的是，SF-BN1、SF-BN2、SF-BN3 和 SF-BN4 在稀釋的甲苯溶液中實(shí)現(xiàn)了最小的半峰全寬（FWHM）值，分別為17 nm、21 nm、17 nm和15 nm。同時(shí)，該材料體系在摻雜薄膜中高光致發(fā)光量子產(chǎn)率高達(dá)90%，這表明它們具有出色的電致發(fā)光（EL）潛力?；?SF-BN1、SF-BN2、SF-BN3和SF-BN4 的相應(yīng)超熒光有機(jī)發(fā)光二極管（HF-OLED）峰值外量子效率（EQE）分別達(dá)到了29.0%、22.2%、35.5%和33.6%，對應(yīng)的 CIE 坐標(biāo)分別為（0.13，0.08）、（0.11，0.15）、（0.13，0.23）和（0.12，0.35），F(xiàn)WHM 值分別為 23 nm、32 nm、26 nm和 40 nm。

相關(guān)研究成果以Spiro Units Embedded in the B/N Center for Constructing Highly Efficient Multiple Resonance TADF Emitter為題，發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》上。研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、浙江省“領(lǐng)雁”研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目以及寧波市重點(diǎn)科技項(xiàng)目等的支持。

論文鏈接

高性能窄譜帶有機(jī)螺環(huán)基OLED材料結(jié)構(gòu)及其關(guān)鍵的性能參數(shù)

面向超高清顯示（UHD）技術(shù)的核心需求，紅、綠、藍(lán)窄譜帶發(fā)光材料的研發(fā)逐漸成為有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)熒光材料由于局部激發(fā)態(tài)（1LE）的展寬效應(yīng)，其半峰寬（FWHM）通常大于40 nm；而磷光材料則因配體-配體三重態(tài)電荷轉(zhuǎn)移態(tài)（3LLCT）或配體-金屬中心三重態(tài)電荷轉(zhuǎn)移態(tài)（3MLCT）的電荷轉(zhuǎn)移機(jī)制導(dǎo)致光譜展寬，難以滿足UHD技術(shù)對高色純度的嚴(yán)苛要求?；谂?氮摻雜多環(huán)芳烴（B/N-PAHs）的多重共振熱活化延遲熒光材料（MR-TADF），通過MR效應(yīng)和剛性分子結(jié)構(gòu)顯著降低了材料的FWHM，展現(xiàn)出作為未來OLED材料的潛力。然而，其剛性平面結(jié)構(gòu)顯著提高了單重態(tài)-三重態(tài)能隙（ΔEST），從而大幅衰減了反向系間竄越（RISC）速率，限制了器件效率的進(jìn)一步提升。近期，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究員葛子義、副研究員李偉，聯(lián)合華南理工大學(xué)教授蘇仕健提出一種分子設(shè)計(jì)策略，將剛性 9,9'-螺雙[芴]（SF）單元全部或部分整合到B/N-分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移（MR）發(fā)光核心中，成功開發(fā)了含螺芴的MR-TADF材料體系SF-BN1、SF-BN2、SF-BN3 和 SF-BN4。該材料體系具有高色純度和高效率的特性。對于完全嵌入 B/N-MR 核心的發(fā)光體SF-BN1和SF-BN2，SF中的sp3雜化碳原子將每個(gè)分子分成對稱的部分，形成兩個(gè)獨(dú)立且剛性的B/N-MR 發(fā)光中心。這阻礙了共軛結(jié)構(gòu)，降低了共軛長度，發(fā)射出深藍(lán)光，并通過多通道輻射衰減過程和能量轉(zhuǎn)移機(jī)制顯著提高了材料效率。對于部分嵌入B/N-MR 核心的發(fā)光體SF-BN3 和 SF-BN4，芴嵌入的 B/N-MR 核心可以連接B/N2[4]螺旋烯亞單元，形成剛性分子框架。值得注意的是，SF-BN1、SF-BN2、SF-BN3 和 SF-BN4 在稀釋的甲苯溶液中實(shí)現(xiàn)了最小的半峰全寬（FWHM）值，分別為17 nm、21 nm、17 nm和15 nm。同時(shí)，該材料體系在摻雜薄膜中高光致發(fā)光量子產(chǎn)率高達(dá)90%，這表明它們具有出色的電致發(fā)光（EL）潛力?；?SF-BN1、SF-BN2、SF-BN3和SF-BN4 的相應(yīng)超熒光有機(jī)發(fā)光二極管（HF-OLED）峰值外量子效率（EQE）分別達(dá)到了29.0%、22.2%、35.5%和33.6%，對應(yīng)的 CIE 坐標(biāo)分別為（0.13，0.08）、（0.11，0.15）、（0.13，0.23）和（0.12，0.35），F(xiàn)WHM 值分別為 23 nm、32 nm、26 nm和 40 nm。相關(guān)研究成果以Spiro Units Embedded in the B/N Center for Constructing Highly Efficient Multiple Resonance TADF Emitter為題，發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》上。研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、浙江省“領(lǐng)雁”研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目以及寧波市重點(diǎn)科技項(xiàng)目等的支持。論文鏈接高性能窄譜帶有機(jī)螺環(huán)基OLED材料結(jié)構(gòu)及其關(guān)鍵的性能參數(shù)

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