Los TADF-OLED azules enfrentan problemas de reducción de eficiencia y degradación de materiales más pronunciados en comparación con sus homólogos verdes y rojos, debido a la formación de excitones de alta energía a través de reacciones bimoleculares de estados excitados de larga duración.

Para allanar el camino para futuras aplicaciones TADF-OLED, es fundamental desarrollar moléculas TADF azules avanzadas con vidas de excitón extremadamente cortas, idealmente en la escala de nanosegundos. Lograr simultáneamente un alto rendimiento cuántico de fotoluminiscencia (PLQY), una vida útil ultracorta del excitón y una extinción de la concentración suprimida en materiales TADF es deseable pero desafiante.

En un estudio publicado en Advanced Materials , un grupo de investigación dirigido por el Prof. Lu Canzhong del Instituto de Investigación sobre la Estructura de la Materia de Fujian de la Academia de Ciencias de China informó sobre una nueva estrategia para diseñar materiales TADF azules de alto rendimiento y desarrolló un material TADF azul con alta eficiencia de emisiones. vida útil de las emisiones de nanosegundos y extinción efectiva de la concentración, lo que permite la realización de OLED azules dopados y no dopados de alto rendimiento.

Los investigadores diseñaron y sintetizaron una molécula TADF de tipo aceptor-donante-aceptor (A-D-A), concretamente 2BO-sQA, que lleva un donante de dispirofluoreno-quinolinoacridina (sQA) y dos aceptores cofaciales de triarilboro (BO) con puentes de oxígeno que son casi ortogonales al sQA. donante.

Esta estructura molecular única facilita lograr una brecha de energía singlete-triple extremadamente estrecha, acelerando así el cruce inverso entre sistemas y logrando vidas de emisión ultracortas. Una vida útil de fluorescencia retardada tan corta es poco común en materiales TADF de alta eficiencia y se espera que sea beneficiosa para mitigar la aniquilación de excitones en la capa emisora ​​y suprimir la caída de eficiencia en niveles altos de luminancia.

La rigidez molecular y las interacciones intramoleculares también inhiben eficazmente las transiciones no radiativas, lo que garantiza una alta eficiencia de emisión. La arquitectura molecular rígida tridimensional A-D-A puede suprimir eficazmente la agregación causada por la extinción de emisiones en altas concentraciones de dopaje. Las películas que contienen 2BO-sQA, con concentraciones que oscilan entre el 10 % en peso y el 100 % en peso, exhiben altos PLQY del 99 % al 86 %.

Los OLED que utilizan 2BO-sQA como emisor luminiscente terminal demostraron excelentes características electroluminiscentes sin una dependencia significativa de la concentración, manteniendo eficiencias cuánticas externas máximas (EQEmax) en más del 30% para concentraciones de dopaje que oscilan entre el 10 y el 70% en peso. Sorprendentemente, el OLED azul no dopado logró un EQE máximo récord del 26,6 % con una pequeña caída de eficiencia del 14,0 % con una luminancia de 1000 cd m ^-2 .

Los OLED de hiperfluorescencia que emplean 2BO-sQA como sensibilizador y v-DABNA como dopante terminal lograron una emisión azul profunda de banda estrecha con altos EQE de hasta el 32,3%. La caída del EQE a 1000 cd m ^-2 disminuyó significativamente del 40,1 % para el dispositivo de control al 14,5 % para el OLED de hiperfluorescencia con 40 % en peso de 2BO-sQA, probablemente atribuido a la corta vida útil del excitón del sensibilizador.

Estos resultados demostraron el potencial de 2BO-sQA como sensibilizador para lograr OLED de hiperfluorescencia azul profundo de alto rendimiento.

Este estudio arroja nueva luz sobre el desarrollo de materiales TADF azules ideales que exhiben simultáneamente una alta eficiencia de emisión, una vida útil ultracorta del excitón y una extinción de concentración suprimida, que son muy deseables para lograr OLED azules de alto rendimiento.