Os diodos orgânicos emissores de luz (OLEDs) tornaram-se uma tecnologia de exibição líder. O material luminescente é um componente central dos OLEDs. Materiais de fluorescência retardada termicamente ativada (TADF) surgiram como emissores promissores para obter OLEDs de alta eficiência.



Os TADF-OLEDs azuis enfrentam problemas mais pronunciados de redução de eficiência e degradação de materiais em comparação com seus equivalentes verdes e vermelhos, devido à formação de excitons de alta energia por meio de reações bimoleculares de estados excitados de longa duração.

Para preparar o caminho para futuras aplicações de TADF-OLED, é crucial desenvolver moléculas avançadas de TADF azuis com tempos de vida de excitons extremamente curtos, idealmente na escala de nanossegundos. Alcançar simultaneamente um alto rendimento quântico de fotoluminescência (PLQY), tempo de vida de exciton ultracurto e extinção de concentração suprimida em materiais TADF é desejável, mas desafiador.

Em um estudo publicado em Advanced Materials , um grupo de pesquisa liderado pelo Prof. Lu Canzhong do Instituto Fujian de Pesquisa sobre a Estrutura da Matéria da Academia Chinesa de Ciências relatou uma nova estratégia para projetar materiais TADF azuis de alto desempenho e desenvolveu um material TADF azul com alta eficiência de emissão, vida útil da emissão de nanossegundos e extinção de concentração efetivamente suprimida, permitindo a realização de OLEDs azuis dopados e não dopados de alto desempenho.

Os pesquisadores projetaram e sintetizaram uma molécula TADF do tipo aceitador-doador-aceitador (ADA), ou seja, 2BO-sQA, contendo um doador de dispirofluoreno-quinolinoacridina (sQA) e dois aceitadores cofaciais de triarilboro (BO) com ponte de oxigênio que são quase ortogonais ao sQA doador.

Esta estrutura molecular única facilita a obtenção de uma lacuna de energia singleto-tripleto extremamente estreita, acelerando assim o cruzamento reverso intersistemas e alcançando tempos de vida de emissão ultracurtos. Um tempo de vida de fluorescência tão curto e retardado é incomum em materiais TADF de alta eficiência e espera-se que seja benéfico na mitigação da aniquilação de excitons na camada emissora e na supressão do roll-off de eficiência em altos níveis de luminância.

A rigidez molecular e as interações intramoleculares também inibem efetivamente as transições não radiativas, garantindo alta eficiência de emissão. A arquitetura molecular ADA tridimensional rígida pode efetivamente suprimir a agregação causada pela extinção de emissões em altas concentrações de dopagem. Os filmes contendo 2BO-sQA, com concentrações variando de 10% em peso a 100% em peso, exibem altos PLQYs de 99% a 86%.

Os OLEDs utilizando 2BO-sQA como emissor luminescente terminal demonstraram excelentes características eletroluminescentes sem dependência significativa da concentração, mantendo eficiências quânticas externas máximas (EQEmax) acima de 30% para concentrações de dopagem variando de 10 a 70% em peso. Notavelmente, o OLED azul não dopado alcançou um EQE máximo recorde de 26,6% com uma pequena redução de eficiência de 14,0% a uma luminância de 1.000 cd m ^-2 .

OLEDs de hiperfluorescência empregando 2BO-sQA como sensibilizador e v-DABNA como dopante terminal obtiveram emissão de azul profundo de banda estreita com altos EQEs de até 32,3%. O roll-off EQE em 1.000 cd m ^-2 diminuiu significativamente de 40,1% para o dispositivo de controle para 14,5% para o OLED de hiperfluorescência com 40% em peso de 2BO-sQA, provavelmente atribuído ao curto tempo de vida do exciton do sensibilizador.

Esses resultados demonstraram o potencial do 2BO-sQA como sensibilizador para obter OLEDs de hiperfluorescência azul profundo de alto desempenho.

Este estudo lança nova luz sobre o desenvolvimento de materiais TADF azuis ideais que exibem simultaneamente alta eficiência de emissão, vida útil ultracurta de excitons e extinção de concentração suprimida, que são altamente desejáveis ​​para obter OLEDs azuis de alto desempenho.