咪唑/咔唑型蓝光材料的合成及其OLED应用

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在过去的几十年里,有机电致发光材料在照明系统和全彩色显示方面展示出了巨大的应用方面的潜力。相比于红色和绿色的电致发光材料,蓝色电致发光材料在稳定性、色纯度和效率方面仍与前两者有较大差距。本论文采用以咔唑基团衍生物作为弱电子给体,苯并咪唑/咪唑类衍生物作为电子受体,以扭曲的联苯桥连构建了四种结构扭曲的蓝色荧光分子,即2-(4’-(3,6-二叔丁基-9H-咔唑-9-基)-[1,1’-联苯]-4-基)-1-苯基-1H-菲基[9,10-d]咪唑(BCz B-PPI)、3,6-二叔丁基-9-(4’-(1,4,5-三苯基-1H-咪唑-2-基)-[1,1’-联苯]-4-基)-9H-咔唑(BCz B-PIM)、2-(4’-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)-[1,1’-联苯]-4-基)-1-苯基-1H-菲[9,10-d]咪唑(Mo Cz B-PPI)和3,6-二甲氧基-9-(4’-(1,4,5-三苯基-1H-咪唑-2-基)-[1,1’-联苯]-4-基)-9H-咔唑(Mo Cz B-PIM)。通过~1H NMR、13C NMR、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)和元素分析测试方法表征了其分子结构。研究了目标化合物的光物理性能、热性能、电化学性能以及分子轨道分布,分析了其构效关系。四种荧光分子溶液态和薄膜态的光致荧光光谱均表现出了蓝色的荧光发射。相对于菲并咪唑类化合物,咪唑衍生物类化合物表现出了更深的蓝光发射。目标化合物都表现出了优良的热稳定性。薄膜均具有良好的无定形态。能级及分子轨道研究表明携带叔丁基咔唑的化合物相比于含有甲氧基咔唑的化合物具有更适当的HOMO-LUMO重叠而获得较高的荧光量子产率。菲并咪唑类化合物断键形成咪唑衍生物类化合物似乎对其电子云的分布情况没有太大的影响。单载实验中,以2-(4’-(3,6-二叔丁基-9H-咔唑-9-基)-[1,1’-联苯]-4-基)-1-苯基-1H-菲基[9,10-d]咪唑(BCz B-PPI)为发光层的OLED器件表现出最佳的载流子平衡,说明该材料具有良好的双极性特征。最后,将四种蓝色发光材料应用于电致发光器件中考察其性能。器件BCz B-PPI表现出最优的深蓝光发射,其CIE坐标为(0.159,0.080),最大亮度为11364 cd/m~2,最大EQE为4.43%。
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