有机发光二极管(OLED)凭借自发光、高对比度、低功耗和柔性可加工等优势,已成为新型显示技术的重要组成。面向超高清显示,发光材料需要同时实现高效激子利用、窄带发射和精准三基色色坐标。多重共振热活化延迟荧光(MR-TADF)材料可依托刚性骨架中前线分子轨道的原子级交替分布,在获得高效率的同时抑制光谱展宽,因此被视为高色纯度OLED的理想候选材料。然而,纯绿光MR-TADF材料仍面临发射波长与光谱带宽难以兼顾的问题:增强分子内电荷转移有利于推动发射红移,却可能加剧结构弛豫和光谱展宽;维持短程电荷转移特征虽有利于窄带发射,发射颜色又往往停留在蓝光或蓝绿色区域。在吲哚并咔唑(ICz)体系中,反向对位N–π–N骨架通常因电荷转移过强而呈现黄光或红光发射,而间位N–π–N骨架的电荷转移强度又不足以将发射精准推进至纯绿光区域。

针对这一挑战,吉林大学李成龙教授团队提出“吲哚并咔唑分子取向异构化”策略,在刚性ICz骨架中构筑了此前尚未报道的同向对位N–π–N双硼型MR发射体DBN-cpICz。该设计通过同向稠合取向与对位N–π–N共振路径的协同作用,平衡对位拓扑诱导的较强分子内电荷转移与MR骨架的短程电荷转移,从而在实现可控红移的同时保持窄带发射;较小的基态/激发态构型重组和受限的振动耦合进一步为抑制谱带展宽提供了结构基础。DBN-cpICz在甲苯中呈现520 nm纯绿光发射,半峰宽仅20 nm,CIE坐标为(0.17,0.74),发光量子效率达到99.0%。基于该分子的真空蒸镀OLED在522 nm处实现窄带纯绿光电致发光,半峰宽为24 nm,CIE坐标为(0.20,0.73),超过NTSC绿色标准并接近BT.2020绿色标准,器件最大外量子效率达到36.4%。引入5tBuCzBN作为TADF敏化剂后,器件最大外量子效率提高至37.0%,在1000 cd m⁻²下仍保持23.6%。该研究建立了ICz中氮原子取向、N–π–N电子拓扑与发射波长、谱带宽度及器件性能之间的构效联系,为高效率窄带纯绿光MR-TADF材料提供了可迁移的分子设计思路。

图1.吲哚并咔唑嵌入型双硼MR发射体的分子取向设计:(a)基于ICz拓扑的N–π–N稠合模式;(b)不同N–π–N取向的代表性ICz基MR发射体;(c)本工作构筑的同向对位N–π–N型DBN-cpICz及其合成路线和纯绿窄带发射性能。

相关研究成果以“Molecular Orientation-Directed Isomerization in Indolocarbazole-Embedded Multiple Resonance Emitter Enables High-Performance Pure-Green Electroluminescence”为题,发表在Angewandte Chemie International EditionAngew.Chem.Int.Ed. 2026, e6746848. DOI: 10.1002/anie.6746848)。四虎影视 博士后李林杰、博士研究生郭丽晓为共同第一作者,四虎影视 李成龙教授和许银才博士为共同通讯作者。

本研究得到国家重点研发计划(2020YFA0714601)、国家自然科学基金(52173165、525B2044)、有机光电与分子工程教育部重点实验室开放基金(53223000122)、吉林大学研究生创新基金和中央高校基本科研业务费等项目资助,并得到清华大学柔性电子技术实验室支持。

文章链接://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.6746848