Detailed Photophysical Investigations of OLED Relevant Cu(I) Complexes – From Phosphorescence to Thermally Activated Delayed Fluorescence (TADF) - University of Regensburg Publication Server

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:	Primary Publication
Date:	4 March 2021
Referee:	Prof. Dr. Bernhard Dick
Date of exam:	4 December 2020
Institutions:	Chemistry and Pharmacy > Institut für Physikalische und Theoretische Chemie
Keywords:	OLED, TADF, singlet harvesting
Dewey Decimal Classification:	500 Science > 540 Chemistry & allied sciences
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	44640

Abstract (English)

In the last years the demand for OLED displays rose steadily and is expected to continue rising in the next years. Especially, in the mobile device sector, where power efficiency is important, OLED displays are superior to displays with liquid crystal technology. However, there is always a demand for even more efficient emitter materials and lower production costs. In this thesis, it was shown ...

Abstract (English)

In the last years the demand for OLED displays rose steadily and is expected to continue rising in the next years. Especially, in the mobile device sector, where power efficiency is important, OLED displays are superior to displays with liquid crystal technology. However, there is always a demand for even more efficient emitter materials and lower production costs. In this thesis, it was shown that copper complexes prove to be promising materials to meet these criterions. Due to their special electronic properties, all induced excitions formed may be used for light generation due to the singlet harvesting effect or even with a combined singlet and triplet harvesting effect.
For a deeper understanding of the desired effects, a detailed investigation of the triplet state properties, including the influence of SOC, was performed. Important is also a more detailed understanding of the structure-property relation. Insights were achieved by fine-tuning emission properties by variation of steric rigidity.
Furthermore, a deep blue emitter with an outstanding photoluminescence quantum yield of ΦPL = 76 % in solution was studied.
Also, it was shown that Cu(I) complexes are able to show radiative emission decay times of around 1 µs, which is among the shortest radiative emission decay time published in literature so far.
Thus, this thesis presents the successful design of new Cu(I) complexes with desired properties of high quantum yields and short emission decay times. It also contributes to a deeper understanding of the structure-property relationship and therefore, may serve as a contribution for further research.

Translation of the abstract (German)

In den letzten Jahren stieg die Nachfrage nach OLED-Displays stetig an und wird voraussichtlich auch in den nächsten Jahren weiter steigen. Vor allem im Bereich der mobilen Geräte, bei welchen die Energieeffizienz wichtig ist, sind OLED-Displays den Displays mit Flüssigkristalltechnologie überlegen. Es besteht jedoch immer ein Bedarf an noch effizienteren Emittermaterialien und niedrigeren ...

Translation of the abstract (German)

In den letzten Jahren stieg die Nachfrage nach OLED-Displays stetig an und wird voraussichtlich auch in den nächsten Jahren weiter steigen. Vor allem im Bereich der mobilen Geräte, bei welchen die Energieeffizienz wichtig ist, sind OLED-Displays den Displays mit Flüssigkristalltechnologie überlegen. Es besteht jedoch immer ein Bedarf an noch effizienteren Emittermaterialien und niedrigeren Produktionskosten. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass Kupferkomplexe sich als vielversprechende Materialien erweisen, um diese Kriterien zu erfüllen. Aufgrund ihrer besonderen elektronischen Eigenschaften können alle gebildeten Excitonen durch den Singulett-Harvesting-Effekt oder sogar mit einem kombinierten Singulett- und Triplett-Harvesting-Effekt zur Lichterzeugung genutzt werden.
Für ein tieferes Verständnis der gewünschten Effekte wurde eine detaillierte Untersuchung der Tripletteigenschaften, einschließlich des Einflusses der SOC, durchgeführt. Wichtig ist auch ein genaueres Verständnis der Struktur-Eigenschafts-Beziehung. Einblicke wurden durch Feinabstimmung der Emissionseigenschaften durch Variation der sterischen Rigidität erreicht.
Weiterhin wurde ein tiefblauer Emitter mit einer hervorragenden Photolumineszenz-Quantenausbeute von ΦPL = 76 % in Lösung untersucht.
Außerdem wurde gezeigt, dass Cu(I)-Komplexe in der Lage sind, radiative Emissionsabklingzeiten von etwa 1 µs zu zeigen, was zu den kürzesten bisher in der Literatur veröffentlichten radiativen Emissionsabklingzeiten gehört.
Die vorliegende Arbeit stellt somit das erfolgreiche Design neuer Cu(I)-Komplexe mit den gewünschten Eigenschaften hoher Quantenausbeute und kurzer Emissionsabklingzeit vor. Sie trägt auch zu einem tieferen Verständnis der Struktur-Eigenschafts-Beziehung bei und kann daher als Beitrag für weitere Forschung dienen.

Detailed Photophysical Investigations of OLED Relevant Cu(I) Complexes – From Phosphorescence to Thermally Activated Delayed Fluorescence (TADF)

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