有机发光二极管（OLED）作为一种主流的平面显示技术，受到了企业界和学术界的广泛关注。铱配合物由于其较短的磷光寿命、较高的量子产率以及易调节的发光颜色，已经在商用的绿光和红光OLED材料方面取得了巨大的成功。然而，铱配合物普遍存在的发光谱较宽、色纯度较差的问题，严重制约其在高清、高色域显示面板中的应用。虽然当前热门的多重共振热活化延迟荧光（MR-TADF）材料可以显示窄谱带发射和高发光效率，但是其较长的三线态寿命会导致相应的OLED器件效率滚降非常的严重。目前针对铱配合物光谱窄化及其内在原理的深入探究相对匮乏，阻碍了磷光铱配合物的应用升级。
最近，威尼斯9499登录入口郑佑轩团队针对红光铱配合物光谱窄化的科学问题，提出一种两步刚性修饰的策略，不仅合成了窄谱带发射的红光铱配合物，而且对发射光谱的形状进行了精细调节，基本消除了铱配合物普遍存在的振动肩峰。通过对比实验结果和理论模拟结果，深入分析了内在的窄化原理：第一步，通过引入并吲哚[3,2,1-jk]咔唑结构，提升铱配合物以配体为中心的电荷转移态(LC)占比和结构整体的刚性，抑制金属到配体电荷转移态(MLCT)导致的大量低频振动，从而窄化0-0发射峰和降低0-1发射峰强度；第二步，通过在特定的位置引入N原子，提升结构局部刚性，抑制相关位点导致的大量高频振动，从而进一步降低0-1发射峰，实现接近于高斯分布的红光发射。
从实验结果中可以看出，对于经典的母核结构，参比配合物piq-Ir在甲苯溶液中最大发射峰为631 nm，半峰宽（FWHM）为56 nm。通过一步和两步刚性修饰之后，成功实现了铱配合物的光谱窄化，ICziq-Ir和ICzqz-Ir在甲苯溶液中最大发射峰保持在608和613 nm，FWHM为37和38 nm。其中，ICzqz-Ir由于整体和局部的刚性修饰，0-1发射峰基本被消除，表现出十分优越的色纯度，优于大多数已报道的红光MR-TADF材料，这在磷光铱配合物中十分稀有。
从理论计算模拟中可以看出，MLCT能级过多的参与，激活了参比配合物piq-Ir的低频振动，使得大量的低频振动参与到发射过程中，进而导致较宽的发射光谱。而刚性修饰后的ICziq-Ir和ICzqz-Ir中更多LC能级参与抑制了低频振动耦合到磷光发射过程，使得0-0发射峰明显窄化。其中，ICzqz-Ir对于高频振动的进一步抑制，降低了电子跃迁过程中的高频振动耦合，从而基本消除0-1发射峰。理论计算结果成功解释了铱配合物光谱窄化的内在原理，为设计高色纯度磷光铱配合物提供了理论基础。
以ICziq-Ir和ICzqz-Ir为发光中心制备的OLED器件保持了溶液中的光谱特点，最大发射峰分别为607和618 nm，FWHM为37和43 nm，CIE坐标为（0.65，0.35）和（0.66，0.34），接近NTSC标准下的红光色坐标（0.67，0.33）。除此之外，相应的OLED器件最大外量子效率分别可达21.4%和17.8%，并且在高亮度下也能保持缓慢的效率滚降。得益于器件的窄谱带发射特点，器件的电流效率有明显提升，分别为35.2和28.8 cd A-1，这对于提升显示和照明面板的亮度有十分重要的意义。
该工作以“Rigidity-Enhanced Narrowband Iridium(III) Complexes with Finely-Optimized Emission Spectra forEfficient Pure-Red Electroluminescence”为题发表在Adv. Funct. Mater. (DOI: 10.1002/adfm.202402906)上，晏志平博士和毛梦茜硕士为论文共同第一作者，郑佑轩教授为论文通讯作者。