偏光まで手渡すキラル増感剤 — TSCT型CP-TADFでEQE 38.4%

円偏光OLEDには古くからのジレンマがあります。強い円偏光を出す分子は良い発光体ではないことが多く、使いたい発光体、特に狭帯域MR-TADF系は設計上キラリティーを持ちません。従来の解決策は「装飾」でした。よく働く発光体にキラル基を付け、10^-4程度の弱い非対称因子と効率低下を受け入れる方式です。

清華大学のLian Duan、Dongdong Zhangグループが発表した新しいAngewandte Chemie論文は、この装飾アプローチ自体が間違った枠組みだったと述べます。鍵となるアイデアは、キラリティーを発光コアの構造的性質にすることです。

彼らの分子2mCz-2TRZはサンドイッチ構造です。ヘリセン様ドナーが2つのトリフェニルトリアジンアクセプターの間に面と面で挟まれたA-D-A積層で、2つのスピロ結合が幾何構造をロックします。電荷移動は結合を介してではなく、π積層間の空間を横切って起こります(TSCT)。HOMOとLUMOの空間分離により一重項-三重項ギャップはわずか0.04 eV、PLQYは溶液で95%、ドープ膜で93%、逆項間交差は毎秒約100万回、分解温度は502℃です。

(R,R)と(S,S)エナンチオマーを分離すると、gPL +4.45/-4.36×10^-3の鏡像円偏光発光が得られます。装飾アプローチより一桁高い値です。

直接発光体としては、30 wt%素子で最大EQE 27.4%、1000 cd/m2でも22.2%、発光502 nm、gEL +3.24/-3.11×10^-3です。しかしこの論文の読みどころは2つ目の素子です。著者らは2mCz-2TRZをキラル増感剤として使い、キラリティーのない緑色MR-TADF発光体tCzphB-FIと組み合わせます。増感剤が三重項を収穫しFörster移動でエネルギーを渡すとき、驚くべきことに円偏光も一緒に渡ります。最終素子は537 nm、半値幅31 nmで発光し、最大EQE 38.4%/37.5%、発光分子自体にキラリティーが全くないのにgELは約3×10^-3を維持します。

きれいな分業です。増感剤は三重項収穫とキラル光学特性を、MR-TADF発光体は色純度を担い、CP-FRETが両者の配達人になります。g因子3×10^-3はコレステリック液晶や外部光学系にはまだ及びませんが、材料自体から偏光を出す発光体レベルのCP-OLEDとしては、これまでで最も完成されたパッケージです。

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詳細な解説とデバイスデータ: https://www.lamko.co.kr/research-highlights/chiral-tsct-cp-tadf.html