为了详细展示这两个分子的激发态动力学,作者在不同温度下进行了瞬态PL衰减测量(图3b和3c)。这两种分子都表现出双指数瞬态PL衰减,其中包括纳秒级快速荧光和亚微秒延迟荧光,时间常数与温度有关。值得注意的是,HzTFEX2的延迟荧光时间常数(τDF)随着温度从300 K到200 K的降低,逐渐从217 ns降低到195 ns (图3d)。τDF的这种异常温度依赖性表明S1在能量上低于T1,因此,降低温度使稳态种群相对于暗T1,向发射S1偏移,从而加速延迟荧光(即降低τDF)。相比之下,HzPipX2的τDF在相同的温度降低下从565 ns增加到1372 ns,与传统TADF材料的结果相似。值得注意的是,HzTFEX2的τDF比用于高效OLEDs的TADF材料和磷光材料的发射时间常数要短得多,后者通常在微秒范围内。
作者进一步用基本的速率方程分析了温度依赖性的PL衰变动力学。在T1到S0无磷光和无辐射衰减的情况下,S1和T1种群的速率方程为:
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公式1
其中kr、knr、kISC和kRISC分别为S1到S0的辐射衰减速率常数、S1到S0的非辐射衰减速率常数、S1到T1的ISC和T1到S1的RISC。通过将公式1与300 K下的PL衰减数据进行数值拟合,作者发现在HzTFEX2中,RISC比ISC快(kRISC = 4.2 107 s-1对kISC = 2.3 107 s-1),而在HzPipX2中,RISC比ISC慢(kRISC = 2.2 107 s-1对kISC = 8.9 107 s-1) (图3e和3f)。这些参数模拟了稳态条件下HzTFEX2中T1的居数低于S1的居数,表明S1在能量上低于T1。此外,kISC和kRISC的温度依赖关系符合Arrhenius方程,k = Aexp(-Ea/kBT),其中k为速率常数,A为指前因子,Ea为活化能,kB为Boltzmann常数,T为绝对温度。Arrhenius方程的最佳拟合参数得出ISC和RISC的活化能(Ea,ISC和Ea,RISC)。用Ea,RISC减去Ea,ISC,作者确定HzTFEX2的ΔEST为-11 2 meV,这与在许多分子中观测到的正ΔEST (ΔEST = 52 1 meV)形成鲜明对比。作者注意到,与kISC和kRISC相比,在不同温度下kr + knr的变化可以忽略不计,因此Hz昆明同城征友交友网TFEX2的τDF的下降趋势更合理地归因于S1和T1的倒置。HzTFEX2的负ΔEST保留在固态主机矩阵中。
实验确定为负ΔEST后,作者得出结论HzTFEX2表现出DFIST。进一步的合成努力将HzTFEX2中的羟基替换为苯基或甲苄基,得到了HzTFEP2和HzTFET2,它们DFIST的ΔEST分别为-14 3 meV和-13 3 meV,表明七嗪在进一步开发高效DFIST材料方面具有潜力。与三种材料一样,从S1到T1的ISC与七嗪固有的缓慢辐射衰变竞争,其次是更快的RISC,导致相对于T1和亚微秒DFIST的显著S1居群。因此,作者建议将目前的发射类型称为“H(七嗪)型延迟荧光”,类比为“E(eosin)型延迟荧光”(TADF42)和“P(pyren)型延迟荧光”(涉及三元-三元湮灭)。
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图3
最后,作者评估了HzTFEX2在热蒸发制备的OLEDs中的电致发光(EL)性能。图4a和4b显示了OLED的EL谱、电流密度-电压-亮度特性和外部量子效率-亮度特性。在450 nm和479 nm处观测到来自HzTFEX2的强蓝色EL,光谱峰波长(λEL)为(0.17和0.24),国际委员会坐标为(0.17和0.24)。最大外部量子效率达到17%,对应底部发射OLED的内部量子效率为80%,典型光耦合效率为20%。作者注意到,亮度的视角依赖性遵循Lambertian分布(图4b),确保从正向发射精确估计外部量子效率。值得注意的是,HzTFEX2表现出快速瞬态EL衰减,反映亚微秒H型延迟荧光(图4c)。相比之下,E型延迟荧光的2,4,5,6-四(咔唑-9-基)异戊二腈(4CzIPN)和P型延迟荧光的2-甲基-9,10-双(萘-2-基)蒽(MADN)的瞬态EL衰减要慢得多,尽管MADN的EL在S1单独的提示荧光作用下开始衰减得更快。由此可见,负Δ