基于苯并噻二唑-噁二唑扩展受体材料的高效发光红/橙红OLED，具备混合局域效应和电荷转移（HLCT）特性

《Dyes and Pigments》：High Efficiency and Luminance Red/Orange-Red OLEDs Based on Benzothiadiazole-Oxadiazole Extended Acceptor Materials with Hybridized Local and Charge-Transfer (HLCT) Characteristics

　　

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  设计了两种新型的D-A-A'型红色HLCT发光材料，这些材料采用了OXZ扩展的BTZ受体和TPA/PPI供体。
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  基于TPABTOXZ的掺杂器件在614纳米波长处实现了7.13%的最高外量子效率（EQE_max），并具有60,226 cd m^-2的亮度。
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  基于PPIBTOXZ的掺杂器件在571纳米波长处实现了5.69%的最高EQE_max，亮度高达87,092 cd m^-2，并且在10,000 cd m^-2

引言

有机发光二极管（OLED）由于其自发光、高对比度、宽视角、快速响应和可折叠性等优势，已成为下一代显示技术的主流[1]、[2]、[3]。作为全彩显示的三种主要颜色之一，红色荧光发光材料具有重要的意义且不可或缺[4]、[5]、[6]。尽管蓝色和绿色OLED在效率和稳定性方面取得了显著进展，但红色OLED的发展仍然相对滞后。因此，开发高性能的红色发光材料在科学上和实践上都具有重要的价值[7]、[8]、[9]、[10]、[11]、[12]。目前，有两种主要机制能够充分利用三重态激子来实现高性能OLED：热激活延迟荧光（TADF）和杂化局域与电荷转移（HLCT）[13]、[14]。为了实现高效的反向体系间跃迁（RISC），TADF机制通常依赖于强烈的电荷转移（CT）状态，这不可避免地导致相对较低的光致发光量子产率（PLQY）和高电流密度下的显著效率衰减[15]。HLCT机制则将局域激发（LE）状态和CT状态结合起来，通过高能的反向体系间跃迁（hRISC）有效利用三重态激子，同时保持较高的PLQY[16]、[17]。HLCT状态中的显著LE特性扩大了S₁–T₁能隙，阻断了低能的RISC路径，而较大的T₁–T₂能隙则阻止了向T₁的内部转换。因此，高能的三重态激子能够快速通过hRISC跃迁到单重态，有效抑制了激子积累和效率衰减。最近的研究将HLCT策略扩展到了红色区域[18]、[19]、[20]、[21]、[22]、[23]。例如，高等人报告了一种基于萘噻二唑受体的深红色HLCT发光材料，在660纳米波长处实现了7.96%的最大外部量子效率（EQE_max[24]。颜等人利用喹啉基发光材料中的分子内氢键增强了LE/CT杂化，实现了7.56%的EQE_max[25]。董等人开发了一种不对称的供体-受体结构，结合了聚集诱导发射和HLCT特性，在672纳米波长处实现了深红色发光，未掺杂时的EQE为1.83%[26]。尽管取得了这些进展，红色HLCT器件的整体性能仍不尽如人意，进一步提高效率仍然非常必要。

在这项工作中，我们设计并合成了两种Donor-Acceptor-Acceptor'（D-A-A'）型的HLCT发光材料TPABTOXZ和PPIBTOXZ，以苯噻二唑（BTZ）作为核心受体，氧杂二唑（OXZ）作为共轭延伸单元，实现了红移发射同时保持了LE/CT平衡。选择了三苯胺（TPA）和菲并咪唑（PPI）作为供体，以调控聚集行为和激发态性质[27]、[28]、[29]、[30]。预期这些目标分子在OLED器件中表现出典型的HLCT行为，具有高效的hRISC和抑制的效率衰减。系统研究了这两种发光材料的电致发光特性。未掺杂的TPABTOXZ和PPIBTOXZ基器件分别实现了4.67%和3.08%的EQE_max。基于TPABTOXZ的掺杂器件在614纳米波长处发出红色光，EQE_max为7.13%，亮度为60,226 cd m^{-2_max略低，为5.69%，但亮度高达87,092 cd m-2-2}

章节摘录

合成与表征

目标化合物TPABTOXZ和PPIBTOXZ通过Pd(PPh₃)₄催化的Suzuki交叉偶联反应合成，产率相对较高（方案1）。详细的实验过程见支持信息中的“合成与规程”部分。这两种化合物通过¹H光谱、¹³C光谱和高分辨率质谱进行了鉴定和表征（图S1-S3）。

理论计算

在

结论

总之，我们设计并合成了两种D-A-A'型的红色发光材料TPABTOXZ和PPIBTOXZ，以苯噻二唑（BTZ）作为核心受体，氧杂二唑（OXZ）作为共轭延伸单元，以及三苯胺（TPA）和菲并咪唑（PPI）作为相应的供体。理论计算和光物理测量证实，这两种分子在激发状态下表现出典型的HLCT行为，具有杂化的LE和CT组分，并且能够进行高能的反向体系间跃迁（hRISC）。

CRediT作者贡献声明

Jingru Song： 项目管理、方法学、正式分析。Li Zhang： 可视化、监督、方法学。Shenghui Zhou： 可视化、方法学、数据管理。Yannan Zhou： 验证、软件、概念化。Qikun Sun： 软件、方法学、数据管理。Wenjun Yang： 资源、项目管理、资金获取。Shanfeng Xue： 撰写——审稿与编辑、验证、资源、项目管理、资金获取、正式分析。Chenglin Ma： 撰写——

[33]、[34]、[35]。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

利益冲突声明

? 作者声明没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（资助编号为51873095和52273183）；山东省自然科学基金（资助编号为ZR2025MS879）；山东省泰山学者建设工程基金会（资助编号为tsqn202211164）；青岛市自然科学基金（资助编号为23-2-1-239-zyyd-jch）；以及发光材料与器件国家重点实验室（华南分实验室）的开放基金的支持。

Yongquan Li|Chenglin Ma|Kemei Zhu|Shenghui Zhou|Yannan Zhou|Jingru Song|Qikun Sun|Li Zhang|Wenjun Yang|Shanfeng Xue