论文部分内容阅读
本论文的研究重点是基于热活化延迟荧光(TADF)机制的发光材料,针对目前TADF发光材料中存在的问题,取得了以下突破性的进展:(1)设计了一系列基于香豆素衍生物的新型TADF电子受体(A)片段,将它们与具有大位阻的电子给体(D)片段9,9-二甲基-9,10-二氢吖啶连接,成功制备了三个基于香豆素衍生物的新型TADF发光材料(ACPPO、ACMCO和ACBCO)。这三个发光材料表现出较好的TADF特性,基于ACPPO、ACMCO和ACBCO为发光材料的有机发光器件(OLED)显示出天蓝光到绿光的电致发光光谱,CIE坐标分别为(0.24,0.44)、(0.18,0.24)和(0.21,0.40),这些器件的最大外量子效率(EQE)分别为9.6%、9.8%和15.1%,这些结果远高于传统荧光OLED的理论最大外量子效率,这些结果显示出香豆素衍生物在TADF发光材料应用中的光明前景。(2)报导了两种基于香豆素类受体片段的新型TADF发光材料,3-甲基-6-(10H-吩噁嗪-10-基)-1H-异色烯-1-酮(PXZMCO)和9-(10H-吩噁嗪-10-基)-6H-苯并[c]苯并吡喃-6-酮(PXZBCO),这两个发光材料同时具备较高的荧光量子产率(PLQY)和极小的单线态-三线态能隙差(ΔEST)。使用这两种TADF化合物为发光材料的OLED分别表现出17.8%和19.6%的最大EQE,这数值是目前报导的基于香豆素衍生物的OLED中最高的。更重要的是,基于PXZMCO和PXZBCO的器件在高亮度下显示出相对较低的效率滚降,在亮度为10000 cd m-2时,分别保持有10.3%和12.9%的EQE。这些结果表明,具有高PLQY和小ΔEST的TADF发光材料可以有效地降低器件的效率滚降。(3)设计了两个具有不同空间位阻的受体片段,并构建了两个TADF分子PXZ-PPO和PXZ-BOO,通过理论计算和实验结果发现并证明PXZ-PPO具有近平面型和近垂直型两种构象,其中近平面型构象不具备TADF性质,而通过实验证明其近垂直型构象具有较小的ΔEST,因而具备TADF特性。受近平面型构象的影响,它的最大EQE只有9.6%。而PXZ-BOO分子中,D片段和A片段之间由于存在较大的位阻,近平面构象难以稳定存在,影响较小。同时其近垂直型也通过实验证实具备TADF特性,以该化合物为发光材料的OLED获得的最大EQE达到了18.1%,比基于PXZ-PPO的器件高了将近2倍。(4)通过引入大平面刚性的芳香族片段,电子给体和电子受体片段之间出现了较大的空间位阻,新型红色TADF发光材料12,15-二(10H-吩噁嗪-10-基)二苯并[a,c]二吡啶并[3,2-h:2’,3’-j]吩嗪(DPXZ-BPPZ)同时实现高效的荧光辐射跃迁和反系间窜越过程,DPXZ-BPPZ在无氧条件下成功地获得高达97%的PLQY。基于DPXZ-BPPZ的OLED成功实现了发光峰为612 nm的红光发光,对应CIE坐标为(0.60,0.40)。更重要的是,该器件的最大EQE达到了20.2%,最大电流效率为30.3cd A-1和最大功率效率为31.7 lm W-1,这是目前报导的红光TADF-OLED中的最佳性能。(5)设计了一种新型电子给体片段13,13-二甲基-5-苯基-11,13-二氢-5H-吲哚并[2,3-b]吖啶(IDAC),由于该片段具有合适的空间位阻和大的平面刚性结构,基于IDAC的TADF发光材料可以同时获得较小的ΔEST以及较高的PLQY,从而实现高效的TADF发光。基于IDAC合成了两种新型的TADF发光材料,6-(13,13-二甲基-5-苯基-5,13-二氢-11H-吲哚并[2,3-b]吖啶-11-基)-3-甲基-1H-异色烯-1-酮(IDAC-MCO)和11-(4-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)苯基)-13,13-二甲基-5-苯基-11,13-二氢-5H-吲哚并[2,3-b]吖啶(IDAC-Trz),两个分子都表现出明显的TADF特性,它们的ΔEST分别为0.09和0.02 eV,同时PLQY高达81%和90%。使用IDAC-MCO和IDAC-Trz作为发光材料的OLED最大EQE分别为18.0%和20.5%,并且器件具有较低的效率滚降。