圆偏振发光（CPL）是一种手性发光材料具有的特殊性质；目前将各种手性荧光、磷光等材料作为发光层制备圆偏振发光二极管（CP-OLED）从而实现电致圆偏振发光（CPEL）的策略被广泛报道，尤其是利用具有热激活延迟荧光（TADF）性质的手性发光材料实现更加高效的CPEL引起了更多相关领域研究者的关注。然而过去几年中这一领域的相关报道更多是针对具有TADF性质的手性有机小分子材料。目前，设计同时具有CPL和TADF性质的聚合物并用于制备圆偏振聚合物发光二极管（CP-PLED）仍然是一个巨大的挑战。

  近日，中科院化学研究所的陈传峰课题组在报道了首例基于手性TADF聚合物的高效CPEL之后，在这一领域再次取得突破：通过一对手性TADF对映体体与芴衍生物单体进行铃木偶联聚合得到两个黄绿光手性TADF共轭聚合物，并且通过溶液法制备了高效的CP-PLED器件，相关工作成果以“Chiral Conjugated Thermally Activated Delayed Fluorescent Polymers for Highly Efficient Circularly Polarized Polymer Light-Emitting Diodes” 为标题发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》（DOI：10.1021/acsami.1c20244）；这项工作为手性TADF聚合物的分子设计与实现高效CPEL提供了新的思路。

图 1 手性TADF聚合物实现高效电致圆偏振发光示意图

  该课题组从一对手性TADF对映体出发，制备得到了两个发射波长分别为546 和 544 nm 的黄绿光聚合物 R-P 与 S-P；将两个聚合物掺杂在 mCP 主体材料中，掺杂膜在除氧条件下表现出了72% 与76% 的高量子产率，并且在退火处理后展现出了CPL 性质，其不对称因子可以达到约1.9 × 10^-3，这一数值约为两种聚合物在甲苯稀溶液中测得不对称因子的3倍。作者认为这一现象说明掺杂膜的规整结构能够更好地表现手性聚合物的CPL性质，从而更加有利于在CP-PLED器件中进行CPEL性质的实现。

图 2  R-P与S-P在（a）（b）甲苯稀溶液中；（c）（d）mCP掺杂膜中（退火处理后）的CPL曲线图与不对称因子散点图

  该课题组研究人员将两个聚合物作为发光客体材料，制备了一组性质优异的CP-PLED器件，结构优化后的器件亮度最高可以达到12180 cd/m²，最大外量子效率（EQE）、电流效率（CE）、功率效率（PE）分别可以达到15.8%、54.0 cd/A和37.7 lm/W。另外，分别以R-P 和S-P为发光材料制备的两组CP-PLED器件实现了清晰明显而镜像的CPEL信号，其电致不对称因子可以分别达到-1.5 × 10^-3 与 +1.6 × 10^-3，这一数值也与其掺杂膜体现的CPL信号相匹配。

图 3 相关CP-PLED器件的（a）外量子效率-亮度曲线图；（b）电流密度/亮度-电压曲线图；（c）电致发光光谱图；（d）功率效率/电流效率-亮度曲线图

图 4 相关CP-PLED器件的（a）CPEL曲线图；（b）电致不对称因子散点图

  原文链接：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