圓偏振發光（CPL）是一種手性發光材料具有的特殊性質；目前將各種手性熒光、磷光等材料作為發光層制備圓偏振發光二極管（CP-OLED）從而實現電致圓偏振發光（CPEL）的策略被廣泛報道，尤其是利用具有熱激活延遲熒光（TADF）性質的手性發光材料實現更加高效的CPEL引起了更多相關領域研究者的關注。然而過去幾年中這一領域的相關報道更多是針對具有TADF性質的手性有機小分子材料。目前，設計同時具有CPL和TADF性質的聚合物并用于制備圓偏振聚合物發光二極管（CP-PLED）仍然是一個巨大的挑戰。
近日，中科院化學研究所的陳傳峰課題組在報道了首例基于手性TADF聚合物的高效CPEL之后，在這一領域再次取得突破：通過一對手性TADF對映體體與芴衍生物單體進行鈴木偶聯聚合得到兩個黃綠光手性TADF共軛聚合物，并且通過溶液法制備了高效的CP-PLED器件，相關工作成果以“Chiral Conjugated Thermally Activated Delayed Fluorescent Polymers for Highly Efficient Circularly Polarized Polymer Light-Emitting Diodes” 為標題發表在《ACS Applied Materials & Interfaces》（DOI：10.1021/acsami.1c20244）；這項工作為手性TADF聚合物的分子設計與實現高效CPEL提供了新的思路。
圖 1 手性TADF聚合物實現高效電致圓偏振發光示意圖
該課題組從一對手性TADF對映體出發，制備得到了兩個發射波長分別為546 和 544 nm 的黃綠光聚合物 R-P 與 S-P；將兩個聚合物摻雜在 mCP 主體材料中，摻雜膜在除氧條件下表現出了72% 與76% 的高量子產率，并且在退火處理后展現出了CPL 性質，其不對稱因子可以達到約1.9 × 10-3，這一數值約為兩種聚合物在甲苯稀溶液中測得不對稱因子的3倍。作者認為這一現象說明摻雜膜的規整結構能夠更好地表現手性聚合物的CPL性質，從而更加有利于在CP-PLED器件中進行CPEL性質的實現。
圖 2 R-P與S-P在（a）（b）甲苯稀溶液中；（c）（d）mCP摻雜膜中（退火處理后）的CPL曲線圖與不對稱因子散點圖
該課題組研究人員將兩個聚合物作為發光客體材料，制備了一組性質優異的CP-PLED器件，結構優化后的器件亮度最高可以達到12180 cd/m2，最大外量子效率（EQE）、電流效率（CE）、功率效率（PE）分別可以達到15.8%、54.0 cd/A和37.7 lm/W。另外，分別以R-P 和S-P為發光材料制備的兩組CP-PLED器件實現了清晰明顯而鏡像的CPEL信號，其電致不對稱因子可以分別達到-1.5 × 10-3 與 +1.6 × 10-3，這一數值也與其摻雜膜體現的CPL信號相匹配。
圖 3 相關CP-PLED器件的（a）外量子效率-亮度曲線圖；（b）電流密度/亮度-電壓曲線圖；（c）電致發光光譜圖；（d）功率效率/電流效率-亮度曲線圖
圖 4 相關CP-PLED器件的（a）CPEL曲線圖；（b）電致不對稱因子散點圖
原文鏈接：Jin-Ming Teng?, Da-Wei Zhang?, Yin-Feng Wang and Chuan-Feng Chen*, Chiral Conjugated Thermally Activated Delayed Fluorescent Polymers for Highly Efficient Circularly Polarized Polymer Light-Emitting Diodes. ACS Appl. Mater. Interfaces 2021, doi: 10.1021/acsami.1c20244.
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c20244
