红色热激活延迟荧光材料的研究进展

通过反向系间窜越,热激活延迟荧光(TADF)材料可以同时利用三线态激子和单线态激子,使器件的理论内量子效率突破传统荧光材料的25%,达到理论上的100%,可与磷光材料相媲美,且材料价格便宜无需贵金属,因而受到人们广泛关注。近年来,对绿光及蓝光材料的研究进展较快,而红光材料由于分子结构的合理设计比较困难,研究进展相对较慢。从受体的类型出发,综述了近年来有关红色TADF材料的研究进展,并结合现有工作,对红色TADF材料的发展前景进行了展望。     

热激发延迟荧光分子的受体基团研究进展

近年来,热激发延迟荧光材料(Thermally activated delayed fluorescence,TADF)及其电致发光器件取得了快速发展。TADF材料应具有小的单线态-三线态能级差,从而使其三线态激子可以通过反向系间窜越过程到达单线态,进而辐射发光。因此,与传统的荧光及磷光材料相比,TADF材料除了理论上可以实现100%的内量子效率(Internal quantum efficiency,IQE)和电生激子利用率外,它还具有更高的发光效率,且大部分TADF分子为纯有机给-受体体系,分子结构简单,基团选择范围广。通过增强TADF受体单元的吸电子能力,可以有效促进前线轨道的分离,从而降低单重态-三重态能级差,提高反向系间窜越速率。同时,调节受体的分子构型还可以抑制分子间的相互作用,改善载流子注入传输。然而,相对于给体单元,受体单元类型多样且功能差异较大,这对选择合适的受体基团以实现有效的光电性质调控造成了一定影响。近年来,人们构建热激发延迟荧光材料更侧重于受体基团的选择,且取得了显著成果。常见的受体基团有膦氧、氰基、三嗪和羰基等。深入研究受体基团对调控分子内电子效应和分子间相互作用至关重要。本文对近年来报道的TADF体系中主要的受体基团进行了梳理,对其结构和光电性质之间的关系进行了总结,以期为高效TADF分子的设计开发提供借鉴。     

有机小分子热激活延迟荧光材料与器件研究进展

热激活延迟荧光(TADF)材料充分利用了材料的三重态能量,被称为第三代有机电致发光材料,从而受到了广泛的关注。综述了有机小分子TADF材料及器件的研究进展。     

具有聚集诱导发光性质的热活化延迟荧光材料综述

有机发光二极管(Organic light-emitting diode,OLED)近些年来受到了广泛的关注。在众多有机电致发光材料中,热激活延迟荧光(Thermally activated delayed fluorescent,TADF)材料能够同时利用单线态和三线态激子发光,获取100%的理论内量子效率,因此被认为是有机电致发光材料中第三代材料的代表。然而,TADF材料同样存在聚集淬灭效应(Aggregation-caused quenching,ACQ),因此会导致发光效率降低。由于聚集诱导发光(Aggregation-induced emission, AIE)能够在一定程度上减弱淬灭效应,从而使发光效率得到提高,因此,大量具有AIE性质的TADF材料不断被报道。本文简要介绍了OLED材料的发展历程,阐述了TADF、TTA、HLCT的相关机理、AIE效应的机理及TADF材料的设计原则等,重点介绍了以羰基、二苯砜、三嗪以及其他类型吸电子基团为受体单元,建立的具有AIE性质的TADF材料及器件的研究进展。在具有AIE性质的TADF材料设计中,基于苯酮的分子设计大多是采用不对称结构,这不仅能使分子的AIE特性显著,而且有利于分子刚性的增强,从而使分子的单线态和三线态能极差(ΔE_(ST))值减小。另外,与苯酮基团相比,苯砜结构能够产生较大的扭转角,更易于形成AIE材料;与前两者相比,三嗪本身存在多个能与电子供体结合的接枝点,这使得分子内的偏转角和能级更易于调控。最后,文章展望了具有AIE性质的TADF材料的发展前景,以期为未来设计新型TADF材料提供有意义的理论指导。     

基于咔唑类给体分子的给-受体型热活化延迟荧光材料研究进展

热活化延迟荧光(Thermally activated delayed fluorescence, TADF)材料是新一代发光材料，可以通过吸收环境中的热量使分子的三重态转换为单重态，理论上激子利用率达到100%,量子效率大大提高，在有机发光二极管(Organic light-emitting diode, OLED)中有广阔的应用前景。给-受体(Donor-acceptor, D-A)型的纯有机分子是关注度较高的一类TADF分子。其中咔唑作为一种给体单元，易经其他取代基修饰形成新给体，使D-A分子具有较小的最低三重态和单重态的能级差ΔE_ST,是经常选用的给体基团。另外，理论计算在研究咔唑衍生物分子的TADF性质，预测其在OLED中的性能方面发挥了重要作用。本文综述了基于不同咔唑类给体构筑的D-A结构的TADF分子，依据咔唑分子上取代基的不同，具体介绍了近五年各类TADF分子的结构特点和发光效率，重点讨论了这些分子在器件应用方面的性能，并且结合理论计算分析的结果总结了可能改变D-A型TADF性质的因素，期望能够为未来设计和合成性能更加优异的含咔唑给体的D-A型TA...     

有机小分子电致红色荧光材料的研究进展

有机电致发光器件(OLEDs)具有效率高、驱动电压低、亮度高、响应速度快以及能实现大面积彩色显示等优点,是近年来发光显示领域的研究热点.在红绿蓝三基色电致荧光器件中,绿光器件的能量转换效率和器件寿命最高 ,而红光和蓝光器件的性能则较差,这直接影响了OLED的产业化进程.近年来,通过采用掺杂结构,使红色电致荧光器件的能量转换效率和器件的稳定性有了显著提高,可以达到10lm/W及106h,但是需要在较低的电流密度下获得,因此开发新型材料具有重要的意义.综述了近年来有机电致红色荧光材料领域的国内外研究进展.     

新型TADF材料可以使外量子效率提高3倍

正一国际联合研究团队成功研制出一种新型热激发延迟荧光(TADF)材料,这是世界上首次通过系间窜越从单重态激子到三重态激子发射出绿色至深红色光波。这项研究结果将推动白色TADF发光设备在室内外的应用研究。在过去的几十年中,对有机电致发光器件(OLED)的研究取得了很大进展。实际上,很多类型的OLED获得了广泛的市场应用,从照明光源到智能手机等都有OLED的身影。目前,几     

有机半导体照明(有机照明)研究进展

采用有机发光二极管(OLEDs)的有机半导体照明(有机照明)是绿色环保、健康安全的新型面光源,有望在固态照明领域得到广泛的应用。有机照明的发展是随着有机发光材料的不断进步而进步的。有机发光材料从最初的荧光材料发展到磷光材料以及最近提出的热活化延迟荧光材料,其性能在不断地提升。基于这些材料的白光OLEDs的性能也在不断提升。最早的白光器件基于荧光小分子材料,但是由于只能利用单线态激子发光,效率很低。随后磷光材料的引入使得白光器件的效率大幅度提升,但是由于蓝色磷光材料本身的稳定性问题,全磷光白光器件的寿命较短。为了结合荧光和磷光的优点,人们提出了荧光/磷光杂化的白光器件,这是目前最有前景的一类白光器件结构。目前针对有机照明的研究,已从早期只关注效率突破阶段,进入到综合提高效率和寿命阶段。从荧光白光、磷光白光以及荧光/磷光混合白光3个方面对有机照明的研究状况、发展趋势进行了介绍。     

新型有机电致荧光材料研究进展

有机发光二极管因独特的优势被看作新一代的照明及平面显示技术,引起了研究人员的广泛关注。传统的荧光材料仅能利用单重态激子发光,因而效率并不理想。近年来,能够利用三重态激子能量发光的新型荧光材料的研究实现了新的突破。按照三重态激子到单重态激子的转化机理,荧光材料可以分为三重态-三重态湮灭、热致延迟荧光和局域电荷转移杂化激发态三种特殊类型。本文围绕着这几种类型的荧光材料展开了探讨,介绍了有机电致荧光器件的概况以及不同类型荧光材料的发光机理,并从分子设计的角度说明了高性能发光器件的设计思路。     

激光照明与显示用荧光材料研究进展

基于激光二极管的照明与显示技术具有光束聚焦性强、准直性好以及高功率光效稳定等优点,在汽车照明、深海照明、内窥镜等特种照明及激光电视等高端显示产品领域有广阔的应用前景。综述了激光照明与显示用关键配套荧光材料研究的最新进展,首先介绍了基于激光二极管的照明与显示器件结构以及针对荧光材料发光饱和及光提取效率性能提升的设计及优化策略,重点阐述了荧光单晶、荧光陶瓷、荧光玻璃、荧光薄膜等典型材料制备和器件应用性能的比较,最后结合作者团队在发光材料与器件领域的研究工作基础,对相关领域的未来研究方向进行了展望。     

"光子-买一赠三”--简评有机三线态电致发光材料与器件进展*

有机电致发光材料与器件的研究已取得了重要进展,但要实现高信息含量的应用,器件的稳定性和效率仍须进一步提高。基于量子统计理论的研究结果表明,只有25%的电子空穴复合能量生成单线态激子,对于一个纯荧光的发光材料,在理论上,其器件效率的上限是光致发光效率的25%。三线态发光材料的应用,理论上可有效利用所有的复合能量,从而大幅度提高器件效率,目前已成为有机电致发光领域的研究热点。综述了有机三线态电致发光材料与器件的进展。     

双苯磺酰基苯类延迟荧光材料的合成及电致发光性质

以1,3-双(苯磺酰基)苯为受体基团(A)、二苯胺和吩噁嗪分别为供体基团(D),设计合成了两种具有扭曲D-A-D结构的热激活延迟荧光(TADF)材料：1,3-双(3-二苯氨基苯磺酰基)苯(PSPA)和1,3-双(3-吩噁嗪-10-基苯磺酰基)苯(PSPP)。在1,3-双(苯磺酰基)苯的3,3′-位连接供体基团，使供体和受体之间有较大的扭曲角，实现了最高占据分子轨道(HOMO)和最低未占据分子轨道(LUMO)的有限重叠，获得了较小的ΔE_ST(分别为0.21 eV和0.016 eV)和较好的光致发光量子产率(PLQYs,分别为4.36%和37.36%)。瞬态荧光谱表明，PSPA和PSPP都具有典型的延迟荧光特性。基于PSPA的器件呈现蓝光发射(450 nm);基于PSPP的器件因吩噁嗪的强给电子能力，在520 nm处发射绿光，发射峰红移，且其最大外量子效率大于PSPA,达到4.48%。     

TPB3 TSi黄光OLED材料的制备及其性能优化

制备以TPB3TSi为发光材料的黄色发光器件。实验表明,当TPB3TSi薄膜厚度为20nm时,器件的发光谱峰位于580nm,其双层和3层器件的最大亮度分别达到7507.6和1385cd/m2(17V电压下),但是器件的电流较大,造成了器件的发光效率偏低,其原因是TPB3TSi材料本身的电荷陷阱(所谓陷阱指的是拥有比母体更容易接受电子或者空穴的能级的位置)较多,荧光效率低,从而降低了器件的效率。     

聚合物电致发光材料及器件

聚合物电致发光器件由于其卓越的性能,在近年来取得了飞速发展,成为科研领域的又一热点。阐述了聚合物ＥＬＤ的工作原理,器件结构、聚合物材料的种类及分子结构,综述了影响器件发光效率和寿命的因素和解决办法,介绍了聚合物电致发光材料及器件的发展现状和目前存在的问题,并对其今后的发展趋势和应用前景进行了展望。     

热激活延迟荧光材料敏化的螺烯对映体有机发光二极管:一种提高电致圆偏振发光效率的新策略

为了提高基于手性荧光分子的有机圆偏振发光二极管(CPOLED)器件效率,本文提出了一种全新的热激活延迟荧光材料敏化圆偏振发光(TAS-CPL)的策略.设计合成了一对具有刚性骨架的螺烯对映体(P)-HAI和(M)-HAI作为器件的手性发光客体,研究发现螺烯对映体具有高的热稳定性、手性构型稳定性、良好的光物理性质,尤其是具...     

以SA为空穴传输层的双层结构电致发光

合在了高荧光量子效率的荧光谱化合物ＦＹ和空穴传输材料的ＳＡ，制备了ＳＡ为空穴传输层，ＦＹ为发光层的双层结构电致发光器件，得到了在１２Ｖ正向电压下的绿色发光，峰值波长为５２５ｎｍ，器件的电流密度为９１ｍＡ／ｃｍ＾２，发光亮度为８０ｃｄｍ＾２。     

固态照明系统研究进展

近年来,美国能源部组成了一个委员会来推动和长期发展节能白炽光照明系统.今天,大约有20%电力用于照明.当前的照明系统不仅耗能巨大,而且能源利用率极低.常用的白炽灯仅有5%的电能转化为可见光.甚至节能荧光灯(用荧光材料镀层的气体发光管)也仅有20%发光效率.固态发光器件用来替代传统的光源器件以后,可带来巨大的经济效率和环保效果.单个的发光二极管仅能发出单色的有限量的光,而固态照明系统必须发出白光.目前制备白光照明系统的研究包括以下几个方面:     

高效单发光层绿色有机发光二极管的制备与性能研究

为了提升绿色有机发光二极管的效率,设计了阶梯能级结构的器件,使得载流子在器件中更有效传输,进而有效减缓了器件效率的衰减。选择热致延迟荧光材料(4s,6s)-2,4,5,6-四(9-氢咔唑-9-基)间苯二腈(4CzIPN)作为发光材料,并将其掺杂到能级匹配的主体材料1,3-二(咔唑-9-基)苯(mCP)中构成发光层,制备了一系列单发光层的绿色有机发光二极管。在发光材料的掺杂浓度为2%(wt,质量分数),发光层的厚度为20nm条件下,制得的器件性能最佳,其启亮电压为3.4V,其最大亮度、电流效率、功率效率和外量子效率分别为20706cd/m~2、50.49cd/A、41.96lm/W和16.7%。在亮度为1000cd/m~2条件下,其电流效率和外量子效率仍然高达34.06cd/A和11.6%。器件显示主峰位于504nm的4CzIPN特征发射,随着掺杂浓度的提升,越来越多的电子和空穴被4CzIPN分子所俘获,导致主体材料mCP的特征发射峰逐渐减弱。     

化学所在新型细胞原位荧光探针研究中取得进展

正荧光探针具有敏感性高、选择性好、响应时间短、易于直接观测、便于实时监测等优点,可以在一些特殊的应用体系和生物活性物质的检测等方面发挥重要作用,其基础研究和应用开发受到了广泛关注,特别是新原理的开发和新型探针材料的设计、合成,成为了近年来光功能材料的研究热点之一。在科技部、国家自然科学基金委和中国科学院的支持下,中国科学院化学研究所光化学院重点实验室的课题组多年来致力于荧光传感材料的设计合成及其新型器件的研究,他们设计、合成了一系列高效的新型荧光探针分子,     

大功率固态照明用荧光陶瓷研究进展

固态照明具有功率大、亮度高、体积小、节能环保等优点, 已成为21世纪最有前景的照明技术。作为固态照明关键材料, 荧光材料的性能直接决定固态照明器件的显色指数、流明效率和可靠性等技术参数。相较于荧光单晶、荧光玻璃、荧光薄膜及量子阱, 荧光陶瓷因具有优异的热学和光学性质及微观结构易调控等特点, 被认为是综合性能最优的大功率固态照明用荧光材料。未来, 荧光陶瓷将在汽车大灯、户外照明、激光电视、激光影院等领域得到更广泛的应用和发展, 具有广阔的市场前景。本文探讨了大功率固态照明用荧光陶瓷的设计原则, 重点介绍了目前研究相对较多的氧化物荧光陶瓷(主要指钇铝石榴石结构)和氮(氧)化物荧光陶瓷的研究进展, 最后对大功率固态照明用荧光陶瓷的未来发展方向进行了展望。