熱活化延遲熒光（tadf）材料被引入有機發光二極管（oled）領域以來，因其無需重金屬即可實現100%的理論內量子效率備受關注。相比於小分子，tadf聚合物具有天然的可溶液加工特性，可以有效降低oled製備成本。然而，傳統tadf聚合物因分子骨架中給受體結構的扭曲振動和共軛效應，普遍存在發射光譜較寬（半峰寬fwhm達70-120 nm）的問題，嚴重製約了其在超高清顯示領域的應用。在熱活化延遲熒光（tadf）聚合物中實現高效和窄帶發射仍然是一項艱巨的挑戰。
常州大學王亞飛教授團隊聯合北京化工大學任忠傑教授團隊、韓國成均館大學jun yeob lee教授團隊，提出了一種基於硅-碳σ鍵飽和間隔基的創新分子設計策略。研究團隊在多諧振（mr-tadf）發光單元與聚咔唑主鏈之間引入三維剛性結構的四芳基硅烷（tps）間隔基，成功製備出兼具窄帶發射與高效率的tadf聚合物psi系列（psi1、psi3、psi6）。在甲苯溶液中，所有聚合物均顯示窄帶發射，半峰寬(fwhm)值為28-30 nm。由於高效的反向系統間竄越過程，聚合物psi3在摻雜薄膜中具有最高的光致發光量子產率，達到97%。基於psi3的溶液處理器件表現出最佳性能，最大外部量子效率(eqemax)為28.8%，fwhm為42 nm。通過使用tadf分子5cz-trz作為敏化劑，實現了eqemax為30.2 %的器件性能，在迄今為止報道的mr-tadf聚合物中處於第一梯隊。這項工作通過控制mr-tadf發光單元和聚合物主鏈之間的σ鍵飽和間隔基，為獲得高效和窄帶發射的tadf聚合物提供了一種有效的策略。
相關成果以題為《narrowband emissive solution-processed polymer organic light-emitting diodes with external quantum efficiency above 30%》發表於材料科學頂刊《advanced materials》，常州大學華磊博士為第一作者，常州大學王亞飛教授、北京化工大學任忠傑教授及韓國成均館大學jun yeob lee教授為共同通訊作者。
【碳-硅σ鍵策略構築窄帶聚合物tadf材料】
圖1. (a) 已報道的窄帶發射聚合物的設計策略；(b) 該工作的聚合物設計策略：基於嵌入硅-碳σ鍵飽和間隔基的部分共軛主鏈聚合物。
【分子合成與理論計算】
圖2. (a) 聚合物的合成路線；(b) 聚合物片段的前沿分子軌道模擬， homo-2和lumo分佈以及相應的能級；激發態的nto分析。
【溶液與薄膜的光物理性質】
圖3 (a) 聚合物在甲苯溶液中的紫外-可見吸收(abs.)光譜和pl光譜；(b) 純膜中聚合物的pl光譜；(c) 摻雜薄膜plqy；(d) 在真空中聚合物摻雜薄膜的二維時間分辨光譜；(e)真空中摻雜薄膜的熒光衰減曲線。(f) risc速率的區間(krisc)和三重態非輻射躍遷速率(ktnr)。
【基於mr-tadf聚合物製備的高效率與窄發射oled】
圖4. (a) oled器件的結構和所用材料的相應化學結構。(b) 在100 cd·m-2的亮度下聚合物的的el光譜(c) 基於psi3的tsf 器件在不同電壓下的el光譜。(d) eqe值與電流密度的關係曲線。(e) 器件的eqe和fwhm。(f) 基於聚合物的窄發射oled器件效率總結。
