???????????PF8Cz 是一種由浙江大學(xué)與華南理工大學(xué)合作研發(fā)的高性能空穴傳輸材料,其核心設(shè)計(jì)圍繞量子點(diǎn)發(fā)光二極管(QLED)中載流子泄漏的關(guān)鍵問題展開。該材料基于咔唑 - 芴交替共聚結(jié)構(gòu),通過剛性分子骨架的構(gòu)建和高分子量調(diào)控,實(shí)現(xiàn)了對有機(jī) / 無機(jī)界面電荷轉(zhuǎn)移機(jī)制的精準(zhǔn)優(yōu)化,為藍(lán)、綠光 QLED 性能提升提供了重要解決方案。
PF8Cz 的分子結(jié)構(gòu)以咔唑(carbazole)和芴(fluorene)為剛性共聚單元,通過交替排列形成共軛主鏈。這種設(shè)計(jì)顯著增強(qiáng)了分子鏈的平面性和 π-π 堆積能力,有效抑制了傳統(tǒng)無定形聚合物的結(jié)構(gòu)無序度。研究表明,咔唑單元的引入不僅提升了空穴遷移率,還通過深 HOMO 能級(-5.4 eV)實(shí)現(xiàn)了與量子點(diǎn)發(fā)光層的能級匹配,而芴單元的剛性結(jié)構(gòu)則降低了材料的能量無序度(σ≈0.03 eV),減少了界面處的帶尾態(tài)分布。此外,通過 Suzuki 偶聯(lián)反應(yīng)合成的高分子量(Mw>100 kDa)聚合物,進(jìn)一步改善了薄膜的連續(xù)性和穩(wěn)定性。
電子阻擋能力:PF8Cz 的 LUMO 能級為 - 2.3 eV,顯著高于傳統(tǒng)空穴傳輸材料(如 TFB 的 - 2.5 eV),形成了約 0.2 eV 的電子注入勢壘,有效阻止了電子從量子點(diǎn)層向空穴傳輸層的泄漏。這種特性在藍(lán)、綠光 QLED 中尤為重要,因?yàn)樗{(lán)光量子點(diǎn)的導(dǎo)帶能級較高,電子泄漏風(fēng)險更大。
低能量無序度:PF8Cz 的剛性分子結(jié)構(gòu)使其能量無序度比傳統(tǒng)聚合物(如 TFB)降低約 40%,減少了載流子在傳輸過程中的陷阱態(tài)捕獲,提升了電荷傳輸效率。這一特性通過非絕熱動力學(xué)模擬得到驗(yàn)證,結(jié)果顯示界面電子轉(zhuǎn)移速率降低了一個數(shù)量級。
高穩(wěn)定性:PF8Cz 的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)超過 150℃,且在濕熱環(huán)境下表現(xiàn)出優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性?;谠摬牧系木G光 QLED 在 100 尼特亮度下的工作壽命達(dá) 58 萬小時(亮度衰減 95%),是目前同類器件的最高水平。
器件應(yīng)用與性能突破
在 QLED 器件中,PF8Cz 作為空穴傳輸層(HTL)表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢:
藍(lán)光 QLED:外量子效率(EQE)達(dá) 21.9%,電流效率 20 cd/A,工作壽命 4400 小時(100 尼特),較傳統(tǒng)材料提升 3 倍以上。
綠光 QLED:EQE 達(dá) 28.7%,壽命突破 58 萬小時,首次滿足顯示行業(yè)對綠光器件的壽命要求(>5 萬小時)。
兼容性:PF8Cz 可通過溶液旋涂或噴墨打印工藝成膜,與 CdSe/ZnS 量子點(diǎn)、鈣鈦礦量子點(diǎn)等多種發(fā)光材料兼容。
PF8Cz 已由東莞伏安光電科技有限公司實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),該公司依托華南理工大學(xué)技術(shù)團(tuán)隊(duì),建立了從分子設(shè)計(jì)、合成到器件驗(yàn)證的完整產(chǎn)業(yè)鏈。目前,PF8Cz 已應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室級 QLED 原型器件,并開始與面板廠商合作進(jìn)行中試測試。
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