高性能咔唑-苯并咔唑衍生物OLED主体材料的光物理特性与器件优化研究

为解决OLED器件中电荷传输不平衡和激子淬灭问题，研究人员设计合成新型乙基/丁基取代的咔唑-苯并[a]咔唑衍生物（eCzBCz/bCzBCz）作为空穴传输主体材料，结合CN-T2T构建共宿主系统。该材料展现高热稳定性（Td ≈350°C）、高玻璃化转变温度（Tg =107o C）及优异膜形态，使红磷光和黄TADF器件EQE突破20%，显著降低效率滚降并延长寿命，为高性能OLED开发提供新策略。

　　

有机发光二极管（OLED）技术近年来在显示与照明领域大放异彩，但其核心难题——效率滚降和稳定性不足——始终制约着商业化进程。传统荧光材料仅能利用25%的单重态激子，而磷光金属配合物和热活化延迟荧光（TADF）材料虽能实现100%内量子效率（IQE），却面临三重态激子淬灭、电荷传输失衡等挑战。如何设计兼具高热稳定性和电荷平衡能力的主体材料，成为突破OLED性能瓶颈的关键。

针对这一科学难题，台湾国家科学及技术委员会与立陶宛研究委员会合作团队在《Dyes and Pigments》发表研究，通过精准调控咔唑-苯并[a]咔唑骨架的烷基侧链长度（乙基eCzBCz/丁基bCzBCz），开发出新型空穴传输主体材料。研究采用核磁共振（NMR）、质谱（MS）和差示扫描量热法（DSC）表征材料结构，通过紫外-可见吸收光谱和荧光/磷光光谱测定能级特性，并构建多层OLED器件评估电致发光性能。

光物理特性与热稳定性
研究发现eCzBCz和bCzBCz具有相同的单重态（3.47 eV）和三重态能级（2.53 eV/2.50 eV），但乙基取代的eCzBCz表现出更高的玻璃化转变温度（T_g
=107^o
C）和热分解温度（T_d
≈350°C），证实短烷基链可增强分子刚性。

电荷传输与共宿主系统
由于材料空穴迁移率显著高于电子迁移率，研究创新性引入电子传输材料CN-T2T构建共宿主体系。电学测试显示该设计有效平衡电荷注入，使红磷光器件和黄TADF器件的启亮电压降低15%，电流效率提升30%。

器件性能优化
基于eCzBCz:CN-T2T共宿主的器件实现20%以上的外量子效率（EQE），且高亮度下效率滚降幅度减少40%。加速老化实验表明，eCzBCz器件在1000 cd/m²
初始亮度下寿命较传统材料延长2倍，归因于其优异的膜形态稳定性。

这项研究通过分子工程策略证明：烷基链微调可显著影响主体材料的聚集态行为，而共宿主系统能有效弥补单极性传输缺陷。eCzBCz展现的“刚柔并济”特性为开发长寿命OLED提供了新思路，其结构-性能关系模型对简化器件架构（如单层OLED）具有重要指导意义。立陶宛团队在材料合成与台湾团队在器件物理的协同创新，凸显了国际合作在光电材料研发中的价值。