Methyl-modified Carbazole/Diphenyl Sulfone-based AIE-TADF Blue Emitter and Its OLEDs

doi:10.7503/cjcu20220371

Abstract

Abstract:

A pure organic carbazole/diphenyl sulfone derivative with D-A-D structure， 9，9'-［sulfonylbis（3，1-phenylene）］bis（1，3，6，8-tetramethyl-9H-carbazole）（TMe-mSOCz）， was constructed using tetramethyl carbazole as electron donor（D） and diphenyl sulfone as electron acceptor（A）. The photophysical properties of the synthesized materials showed that TMe-mSOCz exhibited obvious aggregation-induced emission（AIE） and thermally activated delayed fluorescence（TADF）， with delayed lifetime and delayed fluorescence accounting for 2.26 μs and 47.7%， respectively， and good thermal and electrochemical stabilities. The organic light emitting diodes（OLEDs） fabricated based on TMe-mSOCz as the non-doped light-emitting layer exhibits a turn-on voltage（V_on） of 3.5 V， the maximum external quantum efficiency of 5.63%， and the International Commission on Illumination（CIE） coordinates of （0.18， 0.26）. At 1000 cd/m² brightness， the non-doped OLED device possesses a very low（7.1%） efficiency roll-off， good color stability， and a narrow full width at half maxima（FWHM） of 72 nm. The research results showed that the introduction of methyl modification between the receptors of traditional TADF molecules was beneficial to the development of D-A-D type TADF molecules with AIE characteristics and higher efficiency， which supplied a new route to OLED emitter fabrication based on AIE-TADF molecules.

Key words: Thermally activated delayed fluorescence, Aggregation-induced emission, Carbazolyl diphenyl sulfone derivative, Organic light emitting diode, Non-doped device

CLC Number:

O622.7

TrendMD:

WU Zexin, ZHU Yuanjie, WANG Hongzhong, WANG Junan, HE Ying. Methyl-modified Carbazole/Diphenyl Sulfone-based AIE-TADF Blue Emitter and Its OLEDs[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(11): 20220371.

Figures/Tables 9

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Comp.	TMe?mSOCz	tBu?mSOCz ^m	Comp.	TMe?mSOCz	tBu?mSOCz ^m
λ_abs^a /nm	296， 346	296， 340	ΔE_ST^g /eV	0.11	0.42
λ_abs^b /nm	297， 348	296， 343	τ_p^h /ns	14.6	5.59
λ_em^c /nm	448	422	τ_dⁱ /μs	2.26	285
λ_em^b /nm	458	430	Ф_PL^c （%）	11.2	36.2
E_g^d /eV	3.10	3.41	Ф_PL^b （%）	31.2	1.5
HOMO ^e /eV	-5.52	-5.36	Ф_PL^j （%）	59.6	—
LUMO ^e /eV	-2.42	-2.21	10⁷k_r^S^k /s^-1	2.14	0.27
T_d/℃	369	421	10⁷k_nr^S^k /s^-1	1.45	—
T_g/℃	105	160	10⁶k_ISC^l /s^-1	32.6	—
S₁/eV	3.09	3.30	10⁶k_RISC^l /s^-1	0.85	—
T₁^f /eV	2.98	2.88

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