随着电视、智能手机、汽车等应用领域的发展,对有机发光二极管(OLED)的需求日益增长。实现全色发光需要高效的红、绿、蓝三种发光材料。荧光发射体因其理论上可实现100%的内部量子效率(IQE)[1,2]而特别具有吸引力。为此,已经广泛研究了多种过渡金属配合物,包括Ir(III) [3]、Pt(II) [4,5]、Os(II) [6]和Pd(II) [7]衍生物。
最近,人们关注度集中在Pt(II)配合物上,因为它们具有结构多样性和有前景的光物理性质[[8], [9], [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16], [17], [18], [19]]。特别是,四配位Pt(II)配体的刚性分子框架有助于抑制非辐射衰变途径,从而提高光致发光(PL)效率和色彩纯度[[20], [21], [22], [23], [24]]。然而,Pt(II)配合物固有的平面四方结构会导致强烈的分子间相互作用,如激子形成和金属-金属相互作用,这常常导致不希望出现的红移发射[[25], [26], [27], [28]]。这种分子聚集还会引起浓度猝灭现象,使得产生的激子发生非辐射衰变而非光发射,从而影响器件效率、使用寿命和稳定性。为了解决这些问题,人们付出了大量努力来设计能够有效抑制分子间相互作用的空间受阻分子结构[14,29]。同时,研究人员积极探索荧光增强的热激活延迟荧光(PSF)架构,以克服器件操作中的稳定性限制[[30], [31], [32], [33], [34], [35], [36]]。这种方法需要同时开发高性能的荧光材料和TADF材料。因此,为了充分发挥基于PSF的OLED的潜力,迫切需要针对每种RGB颜色区域的高效荧光增敏剂。
我们之前的论文报道了含有三甲硅基(trimethylsilyl, TMS)取代基的四配位Pt(II)配合物PtON7-TMS的合成和光物理性质[37]。该配合物在深蓝色区域表现出高色彩纯度和光致发光量子产率,并且即使在高掺杂比例下也具有优异的发光光谱稳定性。在这项工作中,我们设计了PtON7-TPS,以开发适用于扩展PSF基OLED器件至蓝光区域之外的适当绿色荧光发射体。为此,我们在与中心Pt(II)金属直接配位的四配位配体的苯环部分引入了富电子的苯基取代基。该取代基位于苯环的对位,此处最高占据分子轨道(HOMO)局部化,从而通过诱导效应增加了金属结合位的电子密度。结果,电子排斥作用使HOMO变得不稳定,导致能带隙减小,发射波长红移(向绿色偏移)。同时,苯基取代基的扩展π共轭作用预计可以通过电子离域来稳定整体的HOMO和最低未占据分子轨道(LUMO)能级。此外,还在苯基取代基上引入了空间受阻的三苯基硅基(TPS)基团,以进一步增强Pt(II)中心的立体保护。在这种新型Pt(II)配合物PtON7-TPS中,增强的立体体积有望抑制固态下的分子聚集和分子间相互作用。与设计预期一致,PtON7-TPS表现出蓝绿色发射,这一点通过发射坐标得到了证实。鉴于其蓝绿色发射和优良的光物理特性,这种Pt(II)配合物作为基于PSF的OLED中的绿色荧光增敏剂非常有前景。与PtON7-TMS相比,PtON7-TPS表现出更长的分子间距离,表明分子聚集减少,因此应该能够通过最小化激子猝灭来提高电致发光(EL)效率。此外,PtON7-TPS还表现出更高的热稳定性,显示出其在实际OLED应用中的潜力。