基于9,9-双(4-二苯氨基苯基)芴修饰萘并噻二唑的非掺杂双极性近红外发光体及其高效电致发光器件研究

本研究针对近红外(NIR)有机发光二极管(OLED)材料效率低、载流子传输不平衡等问题，设计开发了基于萘并[2,3-c][1,2,5]噻二唑(Nz)受体核和不对称D-A-D'结构的MNTFT、PNTFT、BMNTFT系列荧光体。通过杂化局域-电荷转移激发态(HLCT)实现三重态激子利用，获得峰值708 nm的强NIR发射，所制备非掺杂OLED器件EQEmax达2.51%，为NIR荧光材料开发提供了新思路。

　　

在光电材料领域，开发高效近红外(NIR)有机发光材料面临三重困境：发射波长超过700 nm的材料普遍存在效率骤降（称为"能量缺口"效应），载流子传输不平衡导致器件效率低下，且多数高性能材料需要复杂的掺杂工艺。这些瓶颈严重制约了NIR有机发光二极管(OLED)在生物成像、夜视通信等领域的应用。传统D-A-D型对称分子虽能调节发光波长，但难以兼顾载流子传输平衡与激子利用率。

针对上述挑战，研究人员通过分子工程策略，构建了以萘并[2,3-c][1,2,5]噻二唑(Nz)为强电子受体(A)、9,9-双(4-二苯氨基苯基)芴为给体(D)、二苯胺/二甲氨基苯为辅助给体(D')的不对称D-A-D'体系。理论计算与实验证实，这种结构诱导产生杂化局域-电荷转移激发态(HLCT)，既能通过高位反向系间窜越(hRISC)捕获三重态激子，又可实现710 nm处的强NIR发射。所开发的MNTFT、PNTFT、BMNTFT三个衍生物均表现出双极性传输特性，其中MNTFT的空穴/电子迁移率比值最接近1，为1.04×10^-4/9.92×10^-5 cm² V^-1 s^-1。

研究采用密度泛函理论(DFT)计算分子轨道分布，通过瞬态荧光光谱测定激子寿命，利用空间电荷限制电流(SCLC)法测量载流子迁移率。器件制备采用标准真空蒸镀工艺，以ITO为阳极、LiF/Al为阴极，构建非掺杂型OLED器件结构。

分子设计与光物理特性
通过调节D'端基的推电子能力（二苯胺vs二甲氨基苯），三个化合物均呈现71-100 nm的大斯托克斯位移，荧光量子产率达15-23%。TD-DFT计算显示最高占据分子轨道(HOMO)分布于整个D-A骨架，而最低未占分子轨道(LUMO)定域在Nz核，这种轨道分布特征证实了HLCT态的存在。

电致发光性能
基于MNTFT的非掺杂器件表现出最优性能：启亮电压仅3.2 V，在1000 cd m^-2亮度下仍保持1.72%的EQE，色坐标(0.71,0.29)符合深红光至NIR范围。对比实验显示，不对称D-A-D'结构器件的效率是传统对称D-A-D型器件的2.3倍，证实分子设计优势。

该研究通过精准的分子结构调控，首次实现了基于单组份材料的非掺杂NIR-OLED，其2.51%的EQE_max创造了同类材料的纪录。理论层面阐明了HLCT态对三重态激子捕获的促进作用，实践层面验证了不对称D-A-D'架构对载流子平衡传输的调控作用。这项工作为开发高效NIR发光材料提供了普适性设计策略，对推动有机光电技术在医疗检测、信息安全等领域的应用具有里程碑意义。