基于苯并咪唑基團(tuán)的高效磷光主體材料的合成及其性能研究.pdf

1、有機(jī)發(fā)光二極管（OLED)具有質(zhì)輕、材料來源廣、節(jié)能環(huán)保、可與柔性基底兼容等眾多優(yōu)點(diǎn)而越來越受到人們的關(guān)注，成為公認(rèn)的下一代的顯示和照明技術(shù)。經(jīng)過近三十年的研究，科學(xué)家們在該領(lǐng)域取得了顯著的進(jìn)步。然而結(jié)構(gòu)簡單，高產(chǎn)率且性能穩(wěn)定的磷光OLED器件仍非常少。此外，分子結(jié)構(gòu)與器件性能之間的關(guān)系還不清楚，通過調(diào)控分子結(jié)構(gòu)來獲得高性能的器件仍亟需深入研究。本文主要以苯并咪唑?yàn)楹诵幕鶊F(tuán)，依照磷光主體材料的設(shè)計(jì)原則，通過有機(jī)合成方法構(gòu)筑了一系列小分子

2、磷光主體材料，然后將這些材料應(yīng)用于有機(jī)發(fā)光二極管，并對其器件效果進(jìn)行了優(yōu)化和分析對比。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴介紹了有機(jī)發(fā)光二極管的發(fā)展歷程、基本原理以及含苯并咪唑基團(tuán)在有機(jī)電致磷光器件中的應(yīng)用，并闡述本文的設(shè)計(jì)理念；⑵設(shè)計(jì)合成了一系列間三聯(lián)苯基取代C位苯并咪唑類磷光主體化合物，測試結(jié)果表明該系列化合物的三重態(tài)能級(jí)最高達(dá)到了3.05 eV，材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度最高達(dá)到了178℃。以本系列材料構(gòu)建的藍(lán)色磷光器件，最大電流效率（η

3、CE,max）達(dá)到了31.5 cd/A，最大外量子效率（EQEmax）達(dá)到了16％，并且滾降很小。研究結(jié)果表明，改變苯并咪唑基團(tuán)和取代基之間的連接方式可以有效地對合成的材料的相關(guān)性質(zhì)和器件效果進(jìn)行調(diào)節(jié)；⑶通過在螺二芴的3,6-位上分別修飾兩個(gè)苯并咪唑基團(tuán)、二苯基磷氧基團(tuán)和咔唑基團(tuán)，得到了一系列既具有高三重態(tài)能級(jí)，又具有良好的熱穩(wěn)定性的藍(lán)色磷光主體材料。以其制備的藍(lán)色磷光 OLED器件，ηCE,max達(dá)到了34.2 cd/A，最大功率效率

4、(ηPE,max)達(dá)到了34.4 lm/W,并且在1000 cd/m2只有7.6%的效率滾降。該研究結(jié)果表明，相對于傳統(tǒng)的2,7位取代方式，螺二芴的3,6位取代方式更適合作為高三重態(tài)能級(jí)的藍(lán)色磷光主體材料；⑷通過在苯并咪唑N位苯環(huán)的間位和對位鍵聯(lián)咔唑基團(tuán)的方式制備了兩個(gè)簡單的藍(lán)色磷光主體材料mNBICz和pNBICz。其中以mNBICz作為藍(lán)光主體材料制備了藍(lán)色磷光器件，EQEmax達(dá)到了26.2%,ηCE,max為54.5 cd/A，

5、ηPE,max為52.2lm/W；同時(shí)以mNBICz作為藍(lán)光主體材料制備了單一主體互補(bǔ)色白光器件，EQEmax,ηCE,max和ηPE,max分別達(dá)到了22.9%,62.5 cd/A和60.4 lm/W。該研究結(jié)果表明，N位咔唑修飾的苯并咪唑衍生物比C位的衍生物更適合作為藍(lán)色磷光主體材料；⑸合成了一系列雙咔唑取代C-N位苯并咪唑類磷光主體化合物，通過調(diào)整咔唑基團(tuán)和苯并咪唑基團(tuán)的比例為2:1，改善了苯并咪唑衍生物的光學(xué)性質(zhì)、電化學(xué)性質(zhì)、熱

6、學(xué)性質(zhì)以及雙極傳輸性能。以該系列化合物摻雜Ir(ppy)3作為發(fā)光層所制備的磷光發(fā)光器件，ηCE,max達(dá)到了68.3 cd/A，ηPE,max達(dá)到了63.7 lm/W，EQE達(dá)到了18.7%。通過對該系列化合物的研究，進(jìn)一步對于苯并咪唑/咔唑類衍生物的分子結(jié)構(gòu)與器件性能的關(guān)系有一個(gè)系統(tǒng)性地認(rèn)識(shí)；⑹通過在咔唑的3，9位通過苯并咪唑基團(tuán)同時(shí)修飾，調(diào)節(jié)咔唑基團(tuán)和苯并咪唑基團(tuán)的比例為1:2，合成了一系列新型藍(lán)光主體材料。DmNBICz作為藍(lán)光

7、主體材料，以常用的藍(lán)光摻雜劑FIrpic為客體制備了藍(lán)色磷光器件，獲得了ηCE,max29.2 cd/A，ηPE,max23.1 lm/W。該研究結(jié)果表明，可以在不改變分子三重態(tài)能級(jí)的前提下，對苯并咪唑類材料的熱力學(xué)穩(wěn)定性以及 HOMO/LUMO能級(jí)進(jìn)行有效地調(diào)節(jié)使其更適合作為藍(lán)色磷光主體材料；⑺以苯并咪唑基團(tuán)和二苯基磷氧基團(tuán)為核心，通過改變它們之間的連接方式，合成了一系列電子型磷光主體材料。以該系列材料為主體和電子傳輸材料制備的綠色磷