【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)在超高清顯示器(UHD)和照明應(yīng)用中展現(xiàn)出巨大潛力，已經(jīng)在各個(gè)顯示領(lǐng)域(如手機(jī)等)得到廣泛應(yīng)用。但目前大部分研究都集中在發(fā)光分子的光物理性能方面，針對發(fā)光層薄膜性質(zhì)及器件物理層面的探索相對匱乏，而有機(jī)薄膜的質(zhì)量對有機(jī)半導(dǎo)體中的載流子動(dòng)力學(xué)行為至關(guān)重要。在非/摻雜薄膜中，即使是微小的空隙也可以被水或氧分子滲透，形成水/氧誘導(dǎo)陷阱的電荷陷阱態(tài)，顯著阻礙載流子遷移及復(fù)合。雖然非摻雜薄膜和晶態(tài)狀態(tài)中的水/氧誘導(dǎo)陷阱已經(jīng)得到了全面研究，但對于這些陷阱在摻雜狀態(tài)下的性質(zhì)仍缺乏深入探討。
 

　　為深入探討以上問題，近期中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所葛子義研究員、李偉副研究員和華南理工大學(xué)蘇仕健教授等，在可控分子成膜工程增強(qiáng)載流子行為的機(jī)制研究中取得了重要進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)在本研究中提出了一種多功能分子設(shè)計(jì)策略，通過在分子結(jié)構(gòu)中引入氟苯基團(tuán)，設(shè)計(jì)了一種多功能分子DspiroO-F-TRZ?；贒spiroO-F-TRZ的熱活化延遲熒光有機(jī)發(fā)光二極管(TADF-OLED)和敏化熒光有機(jī)發(fā)光二極管(TSF-OLED)分別展現(xiàn)出38.1%和37.6%的優(yōu)異外量子效率(EQE)，比基于未引入氟苯基團(tuán)的分子DspiroO-TRZ器件性能有了大幅提升。
 

　　該工作中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在摻雜的DspiroO-F-TRZ薄膜的表面和內(nèi)部形成了納米級“簇”。換言之，摻雜薄膜表面和內(nèi)部局部有序結(jié)構(gòu)的存在是由于引入氟苯基片段所導(dǎo)致的分子內(nèi)和分子間非共價(jià)相互作用。DspiroO-F-TRZ薄膜中的這種納米級“簇”可以在摻雜薄膜中形成更均勻的形狀，類似于流行的游戲俄羅斯方塊，這可以顯著減少缺陷態(tài)密度，優(yōu)化載流子注入和傳輸特性，如圖所示。修飾后的分子器件效率相對于修飾前提高了接近1倍，其他相關(guān)性能也有大幅度提升，突出了本研究的科學(xué)性及重要性，為未來的分子設(shè)計(jì)提供了新的思路。
 

　　該工作以“Enhancing Carrier Behavior via Controlled Molecular Film Formation Engineering Leads to Significant Improvement in Electroluminescence”為題發(fā)表在國際頂級期刊Angewandte Chemie International Edition上(DOI: 10.1002/anie.202415856)，張家森博士和華南理工劉鄧輝博士為本文共同第一作者，葛子義研究員、李偉副研究員和華南理工蘇仕健教授為本文的通訊作者。
 

　　該研究得到了國家杰出青年科學(xué)基金(21925506)、國家自然科學(xué)基金(U21A20331、51773212、81903743、52003088)、寧波市重點(diǎn)科技項(xiàng)目(2022Z124、2022Z119)等的支持。
 

　　圖 (A) DspiroO-F-TRZ和DspiroO-TRZ的分子結(jié)構(gòu)；(B)優(yōu)化的分子構(gòu)型；(C)類俄羅斯方塊堆積示意圖；(D) 載流子注入、傳輸和復(fù)合特性