鄭佑軒、左景林團隊在新型銥配合物光電性能研究方面取得系列進展
有機電致發(fā)光(OLED)是新一代顯示技術，目前在手機、電視等領域已經(jīng)得到了廣泛的應用。作為其核心的發(fā)光材料，目前商用的綠光和紅光材料都是銥配合物。但是銥配合物的合成條件比較苛刻，需要在100 oC以上長時間加熱，然后進行純化，真空升華率也受到限制。如果能夠?qū)崿F(xiàn)配合物的室溫快速和高效合成，并提高其升華率，將大大降低材料和器件的生產(chǎn)成本，促進其產(chǎn)業(yè)化進程。
近期，鄭佑軒和左景林研究團隊把S原子引入到配體中，由于硫原子的半徑和變形性較大，和過渡金屬的結合比較容易，實現(xiàn)了銥配合物的室溫快速合成和超高真空升華率，并顯示了很好的OLED器件性能。
四苯基膦酰亞胺及其衍生物是我們團隊早期開發(fā)的一類配體，以其制備的銥配合物顯示了很好的器件性能(Adv. Mater., 2011, 23, 4041等)。最近團隊將S原子取代O原子制備了硫代四苯基膦酰亞胺配體，并通過主配體的修飾，在室溫下、5分鐘內(nèi)得到三種純綠光銥配合物，合成產(chǎn)率達到70%以上，升華產(chǎn)率達到90%以上，發(fā)光效率高達98%。和香港大學的程剛博士、支志明院士合作制備的器件外量子效率達到26.52%，并且器件的效率滾降非常低，顯示了很好的應用前景，這一成果發(fā)表在ACS Appl. Mater. Interfaces (2019, DOI: 10.1021/acsami.8b19318)上，博士生梁嘯和馬鞍山南大高新技術研究院的張峰工程師為共同第一作者。這類配體可以廣泛應用到高效率藍綠光(J. Mater. Chem. C, 2018, 6, 9010)、紅光(J. Mater. Chem. C, 2019, DOI: 10.1039/c8tc06346j)和藍光(Dalton Trans., under revision)等不同顏色銥配合物中。
同時，團隊在強堿性條件下將二異丙胺、二苯胺或者咔唑和二硫化碳反應可以得到硫代甲酸衍生物，以其為輔助配體應用于紅光銥配合物中，同樣在室溫條件、5分鐘內(nèi)得到70%以上的合成產(chǎn)率和90%以上的真空升華率。通過吉布斯自由能的理論計算發(fā)現(xiàn)Ir-S鍵的形成是熱力學有利的，并且沒有穩(wěn)定的過渡態(tài)，所有配合物的合成都是放熱的反應，有利于配合物的快速合成。
得到的幾種配合物都顯示了純紅光和載流子傳輸?shù)碾p極性能，發(fā)光效率高達93%。以其為發(fā)光中心制備的器件最大亮度超過60000 cd/m2，最大器件外量子效率達到30.54%，并且在1000 cd/m2的實用亮度時外量子效率仍然高達26.79%，是目前國際上報道的最高性能之一。成果以“Rapid room temperature synthesis of red iridium(III) complexes containing four-membered Ir-S-C-S chelating ring for highly efficient OLEDs with EQE over 30%”發(fā)表在Chem. Sci. (2019, DOI: 10.1039/C8SC05605F)上，博士生陸光照和蘇寧為共同第一作者，陳兆旭課題組的博士生楊慧清進行了配合物的理論計算，中科院長春應用化學研究所的碩士生朱琦進行了器件制備，鄭佑軒教授、周亮研究員(長春應用化學研究所)、陳兆旭教授和左景林教授為共同通訊作者。
研究得到了國家自然科學基金(51773088, 21771172)等的資助支持。
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