C-C键替代C-N键，BDE翻倍至188 kcalmol——MRCT-TADF发射体实现天蓝OLED 42.5% EQE

1 背景与问题

蓝光发射对于高质量白光光源和全彩显示至关重要。然而，在有机发光二极管（OLED）领域，开发高效且稳定的蓝光热激活延迟荧光（TADF）发射体一直是一项重大挑战。传统的蓝光TADF材料通常面临效率滚降严重、器件寿命短以及外量子效率（EQE）受限等问题。这主要是因为大多数基于给体-受体（D-A）结构的TADF材料依赖于C-N键连接，其键解离能（BDE）较低，且往往无法实现理想的水平偶极取向，导致光耦合效率低下。为了突破这些瓶颈，研究人员迫切需要精确的激子管理策略以及能够验证这些高性能材料特性的先进测试手段。

2 核心方案

发表于Nature Communications的研究提出了一种创新的分子设计策略，通过结合短程电荷转移（SRCT）与长程电荷转移（LRCT），构建了新型多共振电荷转移型（MRCT）TADF发射体。研究团队设计了两种新型材料：DBACzPh和 DBADCzPh。

该方案的核心创新点在于：

(1) C-C键连接：与传统的C-N键相比，使用C-C键连接咔唑给体和DBA（氧桥接三芳基硼）受体核，显著提高了键解离能（C-C键BDE约为188.14 kcal/mol，远高于C-N键的89.10 kcal/mol），从而增强了材料的稳定性；

(2) 水平取向优化：通过调节二面角和分子平面性，实现了接近100%的水平分子取向，极大地提升了光耦合效率（）；

(3) 激子动力学调控：引入额外的三重态局域激发（3LE）态，通过 3MRCT 3LE 1MRCT 通道加速反向系间窜越（RISC）过程。

为了验证这些设计理念，研究采用了多种精密光电测试技术，包括紫外-可见吸收光谱、光致发光（PL）光谱、时间分辨PL（TRPL）衰变测试、变温瞬态PL测量以及角度依赖的电致发光（EL）测量。

3 实验结果与分析

通过系统的光电性能测试，研究团队取得了突破性的实验数据。以下是关键性能指标的对比分析：

图1.提出材料设计的亮点、光子和电子性能。a.聚焦于提高量子效率（EQE）的设计概念，TADF机制示意图。b设计的C-C连接DA与DAD型MRCT化学结构，以及DBACzPh和DBADCzPh的光物理性能及器件性能列表。c制备的OLED器件结构。d EQE与亮度曲线（插图）展示了EML中受体与发射体的取向关系。

实验结果表明，在高极性主体材料PPF中，DBADCzPh器件实现了创纪录的42.5% EQE，这是由于该材料在薄膜中实现了近乎完美的（100%）水平分子取向。角度依赖的EL测量显示，其发光分布接近理想的朗伯体分布（94%），证实了水平取向对提升光提取效率的关键作用。

此外，时间分辨PL（TRPL）测试揭示了详细的激子动力学过程。在PPF主体中，DBADCzPh表现出强烈的TADF活性，延迟荧光寿命（）为微秒级，且光致发光量子产率（PLQY）高达91%。这些微观层面的动力学数据直接解释了宏观器件的高效率来源。

图2.制备的OLED结构与性能。

(a–d)采用DBADCzPh:mCBP和DBADCzPh:PPF掺杂器件的器件结构，以及对应的能级对齐、厚度，并使用相应的EML基质和发射体化学结构。(e, g)DBADCzPh在mCBP和PPF基质中的发光量子效率（EQE）特性。(f, h)DBADCzPh在mCBP和PPF基质中电流密度-发光-施加电压（J-V-L）特性。(i, k)DBADCzPh在mCBP和PPF基质器件中的EL光谱（插图：依赖角度的EL强度，以极坐标形式展示稳态发光强度随观察角度的变化。黑色实线和红色虚线分别表示理想兰伯特分布（100%）和实际获得的兰伯特分布（88%）发射体的发光强度）。(j, l)DBADCzPh掺杂于mCBP和PPF基质中时，实验与模拟的各角度依赖的PL强度变化。

4 产品介绍

NovaLum

电致发光测量系统

NovaLum是一款电致发光器件前向亮度、IVL、寿命与角度分布测量平台，用于测量OLED、QLED、PeLED及显示器件的亮度、效率、光色和空间发光特性。系统兼顾低亮与高亮测试。适用于微小器件、多像素阵列、显示材料、器件寿命和角度发光分析。微显示、AR/VR、OLED、QLED和PeLED器件对高亮度、低亮度、角度分布、效率滚降和寿命提出更严格要求。NovaLum的前向亮度与角度测量适合分析真实观察方向的出光性能，并支持微小器件和多像素阵列测试。

4.1 技术特点

(1) 支持IV、IVλ、IVL、IVLλ、器件寿命和自动角度分布测量，获得效率、光色和空间发光分布；

(2) 亮度范围覆盖0.01-9,999,900 cd/m²，并通过自动积分时间兼顾低亮度测量速度与高亮度防过曝；

(3) 提供1/3°测量角及小至Ø4.5 mm测量区域，适配面光源、微小器件和多像素阵列；

(4) 波长准确度达到±0.2 nm，色坐标不确定度达到±0.0015级；

(5) 集成自动对焦、三轴位移、可视化观察、多子器件切换及惰性气氛转移测试；

(6) 前向亮度、光谱、IVL、寿命和角度分布可在同一器件位置测量，便于分析出光方向与效率变化。

4.2 产品优势

(1) 准确前向亮度与宽动态范围解决分光辐射计低亮慢、高亮过曝以及积分球前向亮度不足的问题；

(2) 角度分布、寿命与IVLλ功能模块，毫秒级快速采集，测试功能全面、高效；

(3) 自动对焦、位移和器件切换提高微小器件、多像素和易老化样品的测试效率；

(4) 前向亮度、角度分布和宽动态测量更贴近显示器件的实际观察条件，适合微显示与高亮度器件研究。

原文参考：Horizontally oriented MRCT-type TADF emitter achieving EQE over 40% for SkyBlue OLED