近日，青岛科技大学高分子学院薛善锋教授团队在材料领域国际顶级期刊《Advanced Functional Materials》上 (中科院JCR一区TOP期刊，影响因子19.924)发表了题为“Host Material for Multi-Color Display with High and Stable Electro-Phosphorescent Efficiencies: Meta-Linkage for Balanced Hole and Electron Injection”的研究成果 (DOI: 10.1002/adfm.202215066)。高分子学院硕士研究生刘朝科为该论文的第一作者，薛善锋教授为通讯作者，青岛科技大学为第一完成单位和通讯单位。
有机电致发光二极管 (Organic Light-Emitting Diode，OLED)具有宽视角、高对比度、柔性和低功耗等优点，一直是显示技术领域的研究热点。磷光OLED(PhosphorescenceOLED，PhOLED)因其可以实现100%的激子利用率，已成为主流的显示技术。但由于长的激子寿命，PhOLED必须依赖主客体掺杂发光层的器件结构，将磷光分子均匀地分散在主体材料中构成PhOLED的发光层，从而避免高电流密度下产生的三重态-三重态湮灭 (TTA)和三重态-极化子淬灭 (TPQ)等对器件效能的影响。同时，主体材料的引入还可以通过调节载流子注入、传输和能量转移过程提高PhOLED的电致发光性能。主体材料是影响PhOLED性能的关键材料。而同时具有高三重态能级 (ET)且平衡载流子迁移率的通用主体材料是实现高效率、低滚降PhOLED的重要前提。然而，目前能够实现兼顾高ET和平衡载流子迁移率的高性能主体材料在分子结构设计上仍具重大挑战。
基于此，团队设计并合成了两种具有不同分子构象的新型双极PhOLED主体材料PPI33PPPBO和PPI22PPPBO。两种主体材料以苯并恶唑 (PBO)为受体、菲并咪唑 (PPI)为给体，分别通过邻位或间位连接形成大扭曲的结构，以减少分子内共轭从而实现高的三重态能级。此外，通过调节分子内连接模式来调节分子间的堆积模式，以形成有效的堆积模式进一步实现平衡的载流子传输。结合光物理实验，理论计算以及单晶解析等方面的研究表明，间位连接PPI33PPPBO不仅具有较小的π共轭，而且具有更有序的面对面堆叠模式，从而兼顾高的ET和平衡的载流子迁移率。基于PPI33PPPBO为主体的绿光、黄光和红光PhOLED显示出优异的器件性能：启亮电压仅为2.8V，最大外量子效率(EQEmax) 分别为22.8%、26.7%和17.6%，最大功率效率 (PEmax)分别为94.2、97.0和25.7 lm W−1，最大亮度分别高达200278、219260和105147 cd m−2。特别是，当亮度为1000 cd m−2时，它们的EQE仍然可以高达21.9%、25.5%和16.4%，对应的效率滚降仅为3.9%、4.5%和6.8%，这是目前国际上报道的同类型主客体掺杂PhOLED器件中的最佳性能。更重要的是，电致发光器件综合性能远优于以经典mCP和CBP为主体制备的PhOLED效能，显示出PPI33PPPBO具有巨大的商业化潜力。同时，这项工作也为高ET和平衡载流子迁移率的高性能且通用的PhOLED主体材料的设计提出了一种可行的策略。
文章链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202215066
本工作得到了国家自然科学基金、山东省泰山学者人才工程、山东省高等学校青创人才引育计划团队建设、山东省自然科学基金、吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室开放课题等项目的资助。
