【Angew. Chem.】突破42.3%外量子效率！空间双极性单组分主体助力蓝光OLED性能跃升

文章标题：Highly Efficient and Stable Binary‐Doped Narrowband Blue OLEDs Enabled by a Single‐Component Host Matrix with a Spatial Bipolarity Configuration
通讯作者： Prof. Zhen Zhang Prof. Yan-Qing Li, Prof. Jian-Xin Tang
文章链接：https://doi.org/10.1002/anie.202521715

文章概要

高效稳定的窄带蓝光有机发光二极管（OLED）是实现超高清显示的关键技术之一。然而，如何在简洁的双掺杂结构中实现高性能蓝光OLED仍面临巨大挑战。本文提出了一种创新的空间双极性单组分主体设计策略，通过非共轭硅烷连接硼氧（BO）受体与咔唑（Cz）或吲哚咔唑（ICz）供体，构建出具有优异性能的新型OLED主体材料 CzSiBO 和 ICzSiBO。

设计亮点

• 空间双极性结构：通过非共轭硅烷连接BO与Cz/ICz，实现电子受体与供体的空间分离，避免传统D–A体系中电荷耦合带来的能量损耗。
• 高激发态能级与TADF特性：BO与Cz/ICz的协同作用使材料具备高三重态能级（T1 > 2.75 eV）与热激活延迟荧光（TADF）特性，有利于能量向蓝光多共振（MR）客体转移。
• 优异的热稳定性与载流子传输能力：材料玻璃化温度（Tg）分别达到169°C（CzSiBO）和142°C（ICzSiBO），分解温度（Td）高达448°C和483°C，适用于真空蒸镀工艺；同时具备良好的双极性载流子传输特性。

光物理性能

• 在溶液中，CzSiBO与ICzSiBO的发光峰值分别为413 nm和412 nm，发光主要来源于BO片段。
• 在固态薄膜中，发光峰红移至448 nm和447 nm，FWHM约为65 nm，表明存在分子聚集效应。
• 与蓝光MR客体 ν-DABNA 掺杂后，发光峰锐化至472 nm，FWHM仅19 nm，表现出极佳的能量转移效率。
• 掺杂薄膜的光致发光量子效率（PLQY）高达98%（CzSiBO）和92%（ICzSiBO），水平分子取向比（Θ//）高达92%，有利于提升器件光提取效率。

器件性能

采用 CzSiBO 和 ICzSiBO 分别作为主体材料，构建了简洁的双掺杂蓝光OLED器件，性能表现如下：

主体材料	发光峰值	FWHM	最大外量子效率（EQEmax）	EQE@1000 cd/m²	初始亮度100 cd/m²下的半寿命（LT50）
CzSiBO	472 nm	19 nm	42.3%	38.3%	3076 小时
ICzSiBO	473 nm	19 nm	32.6%	28.1%	1304 小时

其中，CzSiBO器件在无敏化剂的双掺杂结构中首次实现了超过42% EQEmax和超过35% EQE@1000 cd/m²的记录，器件寿命也远超此前报道的v-DABNA体系（LT50仅31小时），甚至接近或超越三元掺杂敏化体系。

机制解析

• CzSiBO具备更优的空穴传输能力与更快的激子衰减速率（τd = 28.79 µs），相比ICzSiBO（τd = 44.51 µs）更能有效抑制激子湮灭过程，提升器件稳定性。
• HOMO与LUMO分布在不同片段，形成明显的电荷分离，有利于激子分离与反向系间窜跃（RISC）过程。

总结与展望

本研究提出的空间双极性单组分主体设计策略，成功实现了高效率、低效率滚降、长寿命的窄带蓝光OLED器件，为未来高性能显示技术提供了新思路。该策略不仅简化了器件结构，也为激子高效利用与稳定性提升提供了分子设计新范式，具有广泛的应用前景。