TADF材料分子的光电性质预测

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有机发光二极管（OLED）具有高效率、结构灵活和低成本的优势，在先进显示和照明技术中受到广泛关注。在有机发光二极管器件中，电注入载流子以1：3的比例形成单线态和三线态激子。以纯荧光材料为发光材料构建的OLED发光效率IQE理论极限为25%。另一方面，有机金属复合物发光材料通过引入稀有金属（Ir，Pt等）带来强自旋轨道耦合（SOC），可以将单线态激子通过系间窜越过程转化成三线态激子，从而利用三线态激子发出磷光，其IQE可达100%，但是稀有金属价格昂贵，为推广使用带来了阻碍。热活化延迟荧光材料（TADF）为解决这些问题提供了新思路，并引起了广泛关注。在TADF中，三线态通过逆系间窜越过程（RISC）转化成单重态并发出荧光，从而实现100%的IQE，而RISC过程很大程度上取决于最低单线态（S1）和最低三线态（T1） 之间的能隙（ΔEST）。根据量子力学理论，ΔEST相当于HOMO和LUMO之间的交换积分的两倍。因此TADF分子的常见设计策略是将电子供体（D）和电子受体（A）以明显扭曲的二面角结合以实现HOMO和LUMO在空间上明显的分离。然而，与ΔEST相反，振子强度（f）需要较大的HOMO和LUMO之间的重叠积分，这二者之间的矛盾需要进一步平衡。