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當AIE遇見OLEDs：材料分子構造調控實現功能提升

已有人閱讀此文 - 2018-09-21 17:12 -

近年來，有機發光二極管 (Organic Light-Emitting Diodes，OLEDs) 由于具有自發光、廣視角、以及高對比度等的優點備受科學家們的關注。目前隨著發光材料和器件結構的雙重創新，高效發光的紅、綠器件已經成功制備，然而值得注意的是基于藍光發射的OLEDs器件性能仍有待進一步提高。

目前普遍認為，高效發光的藍光材料是獲得高性能OLEDs器件的關鍵之一。然而，正如大部分有機發光材料一樣，已經開發和報道的部分藍光材料均面臨著“聚集發光淬滅”的現象，不利于高效率發光器件的制備。

為了解決這一問題，香港科技大學唐本忠院士在2001年提出了“聚集誘導發光”(Aggregation-Induced Emission，AIE) 的概念，即利用發光材料結構中的“轉子”在聚集狀態下的運動受限來實現其高效發光，這一理念的提出也為獲得高性能有機藍光材料及其OLEDs器件奠定了基礎。有意思的是，基于AIE材料的有機發光器件也可以避免傳統OLEDs器件復雜的主客體結構，這不僅有效提高了其器件的穩定性，同時也大大降低了OLED器件的制備成本。

另一方面，研究證明雖然現有部分材料具有較好的AIE性能，但是其扭曲的分子結構在一定程度上會降低材料的電荷傳輸性能，不利于獲得良好的發光器件；與此同時，部分材料雖然具有較好的電荷傳輸性能，但是其分子間堆積作用較強，聚集態光譜很容易發生紅移，不利于藍光器件的制備。

基于此，香港科技大學唐本忠院士和華南理工大學蘇仕健教授合作，通過咔唑基AIE材料分子結構的調控，成功實現了材料發光強度和發光波長的有效平衡，并且實現了高效率藍光OLEDs器件的成功制備。

研究結果顯示，相較于化合物2-CzTPE，2,7-CzTPE不僅顯示了良好的AIE性能和固態發光效率 (PLQY= 60.63%)，同時在非摻雜器件 (ITO/ HATCN/NPB/TCTA/EML/TPBI/LiF/Al) 中，2,7-CzTPE也顯示了優異的發光性能，其啟亮電壓僅為2.9 V，最大電流效率為7.38 cd/A，外量子效率為3.0%。

值得一提的是，雖然兩個化合物在聚集狀態及OLEDs器件中的發光性能均有較大的差異，但是其發光光譜和色坐標卻比較類似，這也為通過分子工程調控材料和藍光器件發光性能提供了一種新的思路。