1987年Tang和VanSlyke在有机发光二极管(OLED)领域的开创性工作引发了显示技术的深刻变革,使OLED成为平板显示行业的主流技术[[1], [2], [3]]。提高OLED性能的关键策略在于开发高效发光材料[[4], [5], [6]]。其中,绿色和红色发射体是基本的主色,而蓝色发射体对于OLED的成功商业化尤为重要[[7], [8], [9]]。目前,商用蓝色荧光OLED仍存在效率低的问题,因为传统荧光材料只能利用25%的激子(单重态)进行电致发光(EL),导致外部量子效率(EQE)低于5% [10]。为克服这一限制,提出了利用逆向系间跃迁(RISC)过程从三重态(T3/4)到单重态(S1)的荧光材料,包括热激活延迟荧光(TADF)和热激子材料[[11], [12], [13]]。对于TADF材料,三重态激子从最低的三重态(T1)跃迁到单重态(S1,实现了100%的激子利用效率(EUE)[14,15]。然而,这一过程在高电压下通常会导致效率显著下降,因为RISC速率(kRISC)较低[14,16]。相比之下,热激子材料也可以通过高能级的逆向系间跃迁(hRISC)机制实现完全的激子捕获,其中高能级的三重态激子(Tm,m ≥ 2)跃迁到单重态(Sn,n ≥ 1),具有较高的kRISC值[[17], [18], [19]]。热激子材料得益于较短的激发态寿命,减少了高电压下三重态激子的积累并抑制了三重态-三重态湮灭(TTA),从而促进了非掺杂器件的制备[20,21]。此外,热激子材料通常表现出杂化局域作用与电荷转移(HLCT)的激发态特性,其中电荷转移(CT)激发态有效提高了三重态激子的利用效率,而局域激发(LE)态则提高了光致发光量子产率(PLQY)[22,23]。然而,迄今为止报道的大多数热激子材料涉及菲[9,10-d]咪唑[[24], [25], [26], [27]]、蒽[[28], [29], [30]]、氰菲[31]、三嗪[32]等分子结构。这些分子结构的多样性仍有待进一步扩展。
吡咯[4,5-d]oxazole(PyO)是一种新型的潜在蓝色发射构建块,具有较大的刚性平面结构、宽的能隙和独特的能级排列[33]。我们之前的工作报道了一种基于PyO的蓝色荧光团PyO-P-TPA,它表现出HLCT特性[33]。基于PyO-P-TPA的掺杂OLED实现了良好的电致发光性能,最大EQE为5.64%。然而,由于分子中的强电子供体三苯胺基团和扩展的π共轭体系,导致OLED无法实现纯蓝色/深蓝色发光。因此,进一步优化PyO的分子工程以探索其在高性能非掺杂器件中的应用潜力至关重要。在这项研究中,设计并合成了两种新型的供体-π-受体(D-π-A)型蓝色分子PyO-MP-Cz(10-(4′-(3,6-二叔丁基-9H-咔唑-9-基)-2-甲基-[1,1′-双苯]-4-基)吡咯[4,5-d]oxazole)和PyO-DMP-Cz(10-(4′-(3,6-二叔丁基-9H-咔唑-9-基)-2,2′-二甲基-[1,1′-双苯]-4-基)吡咯[4,5-d]oxazole)。理论模拟和光物理测量表明,这两种化合物都表现出具有合适CT组分的HLCT特性,并伴随着从T3/4到S1的hRISC过程。结果,基于PyO-MP-Cz和PyO-DMP-CzPyO-MP-Cz/PyO-DMP-Cz