五种具有高荧光量子产率的TADF材料分析
前言：近年来，热激活延迟荧光（TADF）材料受到广泛关注，被广泛应用于有机发光二极管（OLED）中。通常，传统荧光材料在电激发下会产生1:3的单重态和三重态激子，理论内部量子效率（IQE）只能达到25％，这极大地限制了电致发光器件的应用。
第二代OLED使用重金属配合物磷光材料作为发射体，能够利用单重态和三重态激子实现近乎100％的IQE。然而，常用的重金属如Ir和Pt等是贵重金属，在大面积应用中过于昂贵。
至于第三代TADF材料，扭曲的电子给体（D）和电子受体（A）结构分子设计提供了一个小的单重态和三重态能级差（ΔEST），使三重态激子通过上转换过程（T1→S1）转变为单重态激子，随后以延迟荧光（S1→S0）的形式衰减。
因此，单重态和三重态激子可以同时使用，实现100％的IQE，而无需使用贵重金属。研发高效率的蓝色热激活延迟荧光（TADF）发射体仍然是一个巨大的挑战。
在这里，通过研究五种蓝色TADF发射体，通过简单地逐渐将常用的甲基基团（C1）更换为较长的基团以微调能级而设计。
DAc-C1–DAc-C5采用二苯基砜（DPS）作为受体，丙二酰胺基上的不同长度烷基链上的吖啶作为给体基团。这五种化合物具有高的光致发光量子产率（PLQY）（75％-84％）和蓝色发射。
所有化合物的高热分解温度（Td，相应于5％重量损失）在339℃至391℃之间。DSC测量在30℃至250℃范围内进行，升温速率为10℃ min-1。
DAc-C1、DAc-C4和DAc-C5具有明显的玻璃化转变温度（Tg），分别为171℃、98℃和74℃（图S11B），而DAc-C2和DAc-C3没有明显的Tg峰。
这些结果表明这五个化合物具有良好的热和形态稳定性，有利于它们的OLED性能。通过循环伏安法（CV）研究了这些化合物的电化学行为。
这五个化合物的HOMO能级确定为约5.26 eV，根据它们在甲苯溶液中吸收光谱的起始点计算出它们的能隙（Eg）为2.92 eV。
通过紫外-可见光吸收光谱和荧光光谱分析DAc-C1、DAc-C2、DAc-C3、DAc-C4和DAc-C5的光物理性质。
尽管烷基链从甲基到戊基不同，但五种发光团分子具有相似的吸收曲线，强吸收带在286 nm处，归因于吡啶的π → π∗跃迁，而较弱的低能吸收带在350-420 nm左右，源于吡啶单元到DPS单元的分子内电荷转移（ICT）跃迁。
所有的发光团分子在甲苯溶液中表现出无结构荧光光谱，峰值在461 nm处，表明它们具有相似的激发态特性。
在极性溶剂中，荧光光谱被巴托移，最大发射峰从正己烷中的436 nm变为二氯甲烷中的510 nm，这进一步证实了电荷转移激发态。
有趣的是，当水分数（fw）增加到98%的H2O/四氢呋喃（THF）混合溶液中时，发光强度显著增强，表明这五种化合物具有聚集诱导发光（AIE）性质。
估计S1态的能级分别为2.59、2.61、2.63、2.64和2.66 eV，T1态分别为2.57、2.57、2.61、2.53和2.59 eV。
因此，这五种发光团分子的ΔEST分别计算为0.03、0.03、0.02、0.11和0.07 eV。这样小的ΔEST值表明有效的逆向交叉（RISC）进程和潜在的TADF性质。
通常来说，从电子传输层或空穴传输层注入和传输载流子会受到一定程度的阻碍，而在异质结界面积累过多的极化子会导致严重的激子湮灭和效率下降。
然而，TADF化合物的双极性特性可以促进空穴/电子的注入和传输，从而稳定激子的形成并扩大EML中的复合区，从而提高OLED的性能和稳定性。
DAc-C2在五种荧光物质中表现出最佳的双极性传输特性，很好地解释了其OLED器件具有最高EQE的原因。
结论：一种独特的分子设计策略，其通过简单地改变乙酰亚胺的烷基取代基来构建高效的TADF发光体。由此产生的五种化合物，DAc-C1、DAc-C2、DAc-C3、DAc-C4和DAc-C5，具有高PLQY（75% - 84%）的蓝色发射区域、TADF和AIE特性。
由于分子间紧密的相互作用，DAc-C2中观察到了绿色ML，DAc-C2也达到了最高的EQE（24.1%），CIE坐标为（0.15，0.19），与DAc-C1（17.0%）相比提高了42%。
此研究无疑揭示了烷基取代基在调控EL性质方面的重要作用，可能开辟了TADF材料进一步发展的新途径。
