Deep-blue Hot Exciton Material Based on Phenanthro［9，10］imidazole Derivative with CIE y <0.04

doi:10.7503/cjcu20250403

Abstract

Abstract:

High-performance deep-blue emitters that meet the BT.2020 standard proposed by the International Telecommunication Union（ITU） for organic light-emitting diodes（OLEDs） remain highly limited. In this work， four deep-blue emitters， PP1M， PP2M， PP3M， and PP4M， are designed and synthesized by connecting methyl- substituted biphenyl groups with classical hot exciton building block of phenanthreneimidazole. The introduction of methyl groups contributes to increase the molecular torsion angle and widen the energy gaps for the four compounds. Through appropriate modulation of substitution site， PP3M achieves the highest photoluminescence quantum yield of 85.3% in neat film. As a result， the PP3M-based device exhibits deep-blue light with external quantum efficiency of 7.2% and suppressed efficiency roll-off. The device also shows a small full width at half maximum of 53 nm and the CIE coordinates locate at（0.16， 0.04）， meeting well with the BT. 2020 standard. The high exciton utilization efficiency is primarily ascribed to the hot exciton pathway. This study provides a reliable insight for the design of efficient deep-blue OLEDs with high color purity.

Key words: Organic light-emitting diode, Deep-blue light, Hybridized local and charge transfer state, External quantum efficiency, Phenanthro［9, 10］imidazole

CLC Number:

O626

TrendMD:

GE Shuyuan, FENG Zijun, CHENG Zhuang, LIU Futong, LU Ping. Deep-blue Hot Exciton Material Based on Phenanthro［9，10］imidazole Derivative with CIE _y <0.04[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2026, 47(4): 20250403.

Figures/Tables 8

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Compound	T_d/T_g/T_c/T_m/℃	λ_PL/nm	FWHM	τ/ns	PLQY（%）	10^-8k_r/（s^-1）	HOMO/LUMO（eV）
Compound	T_d/T_g/T_c/T_m/℃	Neat/doped	Neat/doped	Neat/doped	Neat/doped	Neat/doped	HOMO/LUMO（eV）
PP1M	411/112/-/-	438/402	84/57	2.56/1.78	72.7/81.1	2.84/4.56	-5.50/-2.43
PP2M	389/112/-/-	400/395	66/41	2.25/1.96	58.4/60.6	2.60/3.14	-5.49/-2.53
PP3M	413/-/327/-	439/400	77/50	1.67/1.66	85.3/86.3	5.11/5.20	-5.48/-2.45
PP4M	408/141/225/301	401/393	68/38	2.21/1.93	20.7/9.0	0.94/0.74	-5.51/-2.63

Compound	T_d/T_g/T_c/T_m/℃	λ_PL/nm	FWHM	τ/ns	PLQY（%）	10^-8k_r/（s^-1）	HOMO/LUMO（eV）
Compound	T_d/T_g/T_c/T_m/℃	Neat/doped	Neat/doped	Neat/doped	Neat/doped	Neat/doped	HOMO/LUMO（eV）
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PP4M	408/141/225/301	401/393	68/38	2.21/1.93	20.7/9.0	0.94/0.74	-5.51/-2.63

Emissive layer	V_on/V	L_max/（cd·m^-2）	CE_max/（cd·A^-1）	PE_max/（lm·W^-1）	EQE（%）	λ_EL/nm	CIE/（x， y）	FWHM/nm
PP1M	3.1	18638	6.31	5.67	7.6/6.4	436	（0.15， 0.10）	78
PP2M	3.3	1564	1.63	1.47	4.0/0.8	416	（0.16， 0.06）	57
PP3M	3.0	10777	5.59	5.49	7.6/5.9	432	（0.16， 0.08）	62
20%PP1M∶CBP	3.3	4343	4.71	4.23	8.0/5.3	428	（0.16， 0.07）	66
20%PP2M∶CBP	3.3	3090	1.32	1.18	4.7/1.4	412	（0.16， 0.04）	52
20%PP3M∶CBP	3.1	6030	2.85	2.42	7.2/4.7	420	（0.16， 0.04）	53

Emissive layer	V_on/V	L_max/（cd·m^-2）	CE_max/（cd·A^-1）	PE_max/（lm·W^-1）	EQE（%）	λ_EL/nm	CIE/（x， y）	FWHM/nm
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