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为解决磷光有机发光二极管（PhOLEDs）中磷光发射体面临的效率损失等问题，研究人员设计合成了 DMID-BP 和 BFCz-BP 两种双极主体材料。用其制备的红、绿 PhOLEDs 发光效率高、效率滚降低，展现出在 PhOLEDs 应用中的巨大潜力。
在科技飞速发展的今天，有机发光二极管（OLEDs）凭借其在固态照明和全彩信息显示领域的巨大潜力，吸引了众多科研人员的目光。传统荧光 OLEDs 仅利用单重态激子发光，内部量子效率（IQE）较低。而磷光 OLEDs（PhOLEDs）虽能利用自旋 - 轨道耦合效应，理论上 IQE 可达 100%，但在实际应用中，磷光发射体面临着三重态 - 三重态湮灭（TTA）和三重态 - 极化子猝灭（TPQ）等问题，这些问题源于三重态激子的长寿命，限制了材料的实际应用。
为了攻克这些难题，研究人员致力于寻找合适的主体材料。合适的 PhOLEDs 主体材料需满足一系列条件，如三重态能级（ET）要高于客体发射体，以避免反向能量转移；具备高且平衡的载流子迁移率，优化电子 - 空穴复合；前沿分子轨道能级要适当对齐，降低驱动电压；还要有良好的热稳定性和形态稳定性，延长器件使用寿命。
在此背景下，研究人员开展了针对新型双极主体材料的研究。他们设计并合成了两种创新的双极主体材料：7-(4-(7,7 - 二甲基茚并 [2,1 - b] 咔唑 - 5 (7H)- 基) phenyl) 苯并 [4,5] 咪唑并 [1,2 - f] 菲啶（DMID-BP）和 5-(4-(苯并 [4,5] 咪唑并 [1,2 - f] 菲啶 - 7 - 基) phenyl)-5H - 苯并呋喃 [3,2 - c] 咔唑（BFCz-BP），并将其应用于红、绿 PhOLEDs 中。
该研究成果意义重大。这两种材料展现出卓越的双极载流子传输特性、匹配良好的 HOMO（最高占据分子轨道）和 LUMO（最低未占据分子轨道）能级，以及出色的热稳定性，其玻璃化转变温度（Tg）分别达到 185°C 和 171°C。用它们制备的红、绿 PhOLEDs 不仅发光效率高，而且效率滚降低。以 DMID-BP 为主体材料的 R1 器件，最大外量子效率（EQEmax）高达 23.68%，远超多数传统主体材料；基于 BFCz-BP 的 R2 器件，EQEmax也达到了 20.26%。这一成果为高性能红、绿 PhOLEDs 的发展开辟了新道路，相关研究发表在《Dyes and Pigments》上。
研究人员开展研究时，主要运用了以下关键技术方法：首先是化合物的合成技术，通过铃木（Suzuki）偶联反应成功制备了目标化合物；其次，利用核磁共振（1H NMR、13C NMR）和质谱（MS）对产物进行全面表征，确定化合物结构。
研究结果如下：
- 合成与表征：通过铃木耦合反应成功合成 DMID-BP 和 BFCz-BP，并经1H NMR、13C NMR 和 MS 表征确认结构。
- 热性能：两种材料热稳定性优异，Tg分别为 185°C 和 171°C ，良好的热稳定性对形成高质量薄膜至关重要，有助于提升器件性能。
- 器件性能：以 DMID-BP 和 BFCz-BP 为主体材料制备的红、绿 PhOLEDs 表现出色。R1 器件（DMID-BP 为主体）EQEmax达 23.68%，R2 器件（BFCz-BP 为主体）EQEmax达 20.26%，显示出高发光效率和低效率滚降的优势。
研究结论表明，构建的两种具有 D-π-A 结构的双极主体材料，其中 DMID 和 BFCz 作为空穴传输单元，苯作为 π 桥，BP 作为电子传输部分。引入 DMID 和 BFCz 显著提升了材料的热性能、载流子迁移率，并实现了合适的 HOMO/LUMO 能级。密度泛函理论（DFT）计算证实了 HOMO 和 LUMO 能级的明显分离，说明材料具备良好性能。该研究为高性能红、绿 PhOLEDs 的主体材料选择提供了新方向，有望推动有机发光二极管在固态照明和显示领域的进一步发展，具有重要的理论和实际应用价值。
