基于咔唑及二苯胺衍生物的共振型热活化延迟荧光材料的合成及性质研究

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热活化延迟荧光(TADF)材料的出现使得制备内量子效率为100%的纯有机电致发光器件(OLEDs)变为可能。通常我们通过构筑给体-受体(D-A)结构,使得电子最高占据轨道(HOMO)和电子最低未占轨道(LUMO)有效分离去设计分子,进而寻求利于反系间串越的较小的能级差,将不发光的三重态激子转换为可以用于发光的单重态激子。但是这种分子设计策略会增加激发态分子的结构松弛,产生较大的斯托克斯位移,使得发光光谱半峰宽(FWHM)较大,通常达到50-100 nm。在商业应用前我们可以使用滤光片或光学微腔来提高色纯度,得到优秀的CIE色坐标,但是却无形中降低了能量的利用率,而且这会使得器件制作工艺变得更为复杂。然而基于硼氮共振诱导的TADF材料(MR-TADF),由于硼原子和氮原子在刚性结构中的特定位置可以诱导共振效应,使得材料在具备TADF特性的同时,还具有高色纯度的发光光谱。目前MR-TADF相关报道较少,因此还需要进一步开发新型MR-TADF材料,并制备高色纯度的OLEDs。本论文主要研究基于咔唑及二苯胺衍生物构筑的MR-TADF材料的合成及性质,具体内容如下:在第二章中,以咔唑和二苯胺衍生物为基础,合成共振结构的母核,并且在外围的HOMO和LUMO位置引入叔丁基二苯胺给体,通过分子结构的调节实现光色由深蓝光至天蓝光覆盖。后续,利用这三个发光材料制备的电致发光器件显示了较好的性能,深蓝光器件外量子效率达到15.6%,天蓝光器件外量子效率达到18.8%,但是他们的单主体器件仍然存在严重的效率滚降问题。在第三章中,为避免外围给体的引入破坏共振结构,同时实现发光波长进一步红移。我们通过采用对位B-π-B和对位O-π-O、N-π-N的策略以增加给受体强度。以硼、氧和氮嵌入多环芳烃的理念,设计并合成了一种MR-TADF材料,即DBNO。所设计的分子在甲苯溶液中呈现出生动的绿色发射,并且具有较高的光致发光量子效率(PLQY,96%)和极窄的FWHM(19 nm),这超过了迄今为止所有已报道的绿色TADF材料,甚至可以与量子点相媲美。此外,长条分子结构使其具有96%的高水平偶极取向因子。基于DBNO制造的OLEDs显示出窄带绿色发射,峰值在504 nm,FWHM为24 nm。特别是,通过TADF-敏化(超荧光)机制,大大提高了器件性能。所制备的OLEDs实现了仅为27 nm的FWHM和高达37.1%的最大外部量子效率(EQEmax),并且降低了效率滚降。
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