Angew. Chem. :高性能深蓝光团簇电致发光器件
近年来,团簇电致发光器件(Cluster Light-Emitting Devices, CLED)取得了快速发展。团簇分子的有机无机杂化特性使其具有稳定性高、结构多样、光电性质可控等特性,其中发光是团簇最重要的功能之一。由于兼具强的金属-配体和金属-金属相互作用,团簇的激发态比有机配合物更复杂,不仅包括配体参与的电荷转移和定域跃迁成分,还包括簇核三重态跃迁。因此,通过改变金属原子数量、配体结构和配位场强,可以优化团簇的激发态特性,从而获得想要的发光性能。目前,天蓝光、绿光、黄光、红光和白光电致发光CLED均已报道。然而,与其他电致发光技术相似,深蓝光CLED仍然是一个巨大的挑战。
金-银(AunAgm)团簇是研究最早和最深入的发光团簇之一。之前的研究已证明了AunAgm尺寸与发光波长之间的正比关系。因此,n+m≤4的AunAgm团簇是突破深蓝光CLED瓶颈的可行途径之一。近日,黑龙江大学许辉教授领导的磷基光电功能材料课题组使用膦配体稳定的三角形[O(Audppy)3]BF4和四面体形[O(Audppy)3Ag](BF4)2团簇,成功实现了首例深蓝光CLED。器件色度达到美国国家电视系统委员会(National Television System Committee, NTSC)标准,亮度超过8000 cd m-2,外量子效率超过2%。
激发光谱和瞬态发射光谱证实了两种团簇的辐射激发态以电荷转移激发态为主,表现为磷光发射。变温瞬态发射光谱进一步明确了室温下团簇的激发态构成以配体参与跃迁为主,簇核参与的三重态猝灭态得到了有效抑制。这为团簇的器件应用奠定了基础。同时,团簇突出的结构刚性使其光致和电致发光半峰宽均小于60 nm,显著提高了蓝光的色纯度。
以电活性TPBi为主体所构建的CLED具有436 nm峰位的深蓝光发射,色坐标为(0.15, 0.09),与NTSC深蓝光标准色度(0.14, 0.08)吻合。同时,[O(Audppy)3]BF4器件的最大电流效率、功率效率和外量子效率分别达到2.10 cd A-1、1.83 lm W-1和2.42%,与之前报道的金簇CLED相比提升了近百倍,且1000 cd m-2亮度下的效率滚降仅为12%。上述性能达到了目前主流深蓝光电致发光器件的顶尖水平,可以满足高分辨显示和白光照明等应用的要求。通过与使用电惰性DPEPO主体的对照器件比较,证明:利用主体控制电学过程和激子复合分配,可以进一步缓解电致发光过程中簇核的猝灭作用,从而有效释放CLED的最优性能。
这一工作不仅突破了高效CLED在深蓝光区的瓶颈,而且证明了配体工程和器件工程策略相结合是推动CLED实现全光谱覆盖和全彩显示的有效途径之一,为后续研究的开展提供了重要的参考和借鉴。
论文信息
Deep-Blue Electroluminescence from Phosphine-Stabilized Au3 Triangles and Au3Ag Pyramids
Jiteng Ni, Chunlei Zhong, Liyuan Li, Mengxue Su, Xinran Wang, Dr. Jianan Sun, Dr. Shuo Chen, Dr. Chunbo Duan, Dr. Chunmiao Han, Prof. Hui Xu
文章的第一作者是黑龙江大学的本科生倪骥腾,通讯作者为孙佳南博士和许辉教授
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202213826
点击左下角 “ 阅读原文 ” ,可直达阅读该论文原文。
Angewandte Chemie International Edition
《德国应用化学》(Angewandte Chemie)创刊于1888年,是德国化学学会(GDCh)的官方期刊并由Wiley–VCH出版。作为化学领域的权威期刊,《德国应用化学》涵盖了化学研究的各个领域,刊发包括新闻、综述、观点、通讯、研究论文等在内的各种内容。
更多精选文章
Chem. Eur. J. :Rh(II)/Xantphos接力催化的C-H官能团化和烯丙基烷基化:高效构建二芳基季碳中心
微信扫码关注该文公众号作者