南京大学郑佑轩、左景林团队在新型铱配合物光电性能研究方面取得系列进展

有机电致发光(OLED)是新一代显示技术，目前在手机、电视等领域已经得到了广泛的应用。作为其核心的发光材料，目前商用的绿光和红光材料都是铱配合物。但是铱配合物的合成条件比较苛刻，需要在100 oC以上长时间加热，然后进行纯化，真空升华率也受到限制。如果能够实现配合物的室温快速和高效合成，并提高其升华率，将大大降低材料和器件的生产成本，促进其产业化进程。近期，郑佑轩和左景林研究团队把S原子引入到配体中，由于硫原子的半径和变形性较大，和过渡金属的结合比较容易，实现了铱配合物的室温快速合成和超高真空升华率，并显示了很好的OLED器件性能。四苯基膦酰亚胺及其衍生物是该团队早期开发的一类配体，以其制备的铱配合物显示了很好的器件性能(Adv. Mater., 2011, 23, 4041等)。最近团队将S原子取代O原子制备了硫代四苯基膦酰亚胺配体，并通过主配体的修饰，在室温下、5分钟内得到三种纯绿光铱配合物，合成产率达到70%以上，升华产率达到90%以上，发光效率高达98%。和香港大学的程刚博士、支志明院士合作制备的器件外量子效率达到26.52%，并且器件的效率滚降非常低，显示了很好的应用前景，这一成果发表在ACS Appl. Mater. Interfaces (2019, DOI: 10.1021/acsami.8b19318)上，博士生梁啸和马鞍山南大高新技术研究院的张峰工程师为共同第一作者。这类配体可以广泛应用到高效率蓝绿光(J. Mater. Chem. C, 2018, 6, 9010)、红光(J. Mater. Chem. C, 2019, DOI: 10.1039/c8tc06346j)和蓝光(Dalton Trans., under revision)等不同颜色铱配合物中。同时，团队在强碱性条件下将二异丙胺、二苯胺或者咔唑和二硫化碳反应可以得到硫代甲酸衍生物，以其为辅助配体应用于红光铱配合物中，同样在室温条件、5分钟内得到70%以上的合成产率和90%以上的真空升华率。通过吉布斯自由能的理论计算发现Ir-S键的形成是热力学有利的，并且没有稳定的过渡态，所有配合物的合成都是放热的反应，有利于配合物的快速合成。得到的几种配合物都显示了纯红光和载流子传输的双极性能，发光效率高达93%。以其为发光中心制备的器件最大亮度超过60000 cd/m2，最大器件外量子效率达到30.54%，并且在1000 cd/m2的实用亮度时外量子效率仍然高达26.79%，是目前国际上报道的最高性能之一。成果以“Rapid room temperature synthesis of red iridium(III) complexes containing four-membered Ir-S-C-S chelating ring for highly efficient OLEDs with EQE over 30%”发表在Chem. Sci. (2019, DOI: 10.1039/C8SC05605F)上，博士生陆光照和苏宁为共同第一作者，陈兆旭课题组的博士生杨慧清进行了配合物的理论计算，中科院长春应用化学研究所的硕士生朱琦进行了器件制备，郑佑轩教授、周亮研究员(长春应用化学研究所)、陈兆旭教授和左景林教授为共同通讯作者。研究得到了国家自然科学基金(51773088, 21771172)等的资助支持。（来源：南京大学）科研管理新闻科研管理系统