几种手性热激活延迟荧光材料的合成及光电性能研究

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圆偏振发光(CPL)材料因其独特的手性光学性质在显示方面有广阔的应用前景,与常规获取圆偏振光的方式相比,通过手性发光材料直接发出圆偏振光而制备的圆偏振电致发光器件(CP-OLED)不仅提高了器件效率,而且简化了器件结构。因此,在未来3D显示中具有潜在应用价值。在OLED中,热激活延迟荧光(TADF)材料由于能利用三线态激子获得高的器件效率而得到了人们的青睐。近年来,CPL和TADF材料的结合有利于获得高效CP-OLED器件。本论文中,通过引入不同手性单元来构建TADF材料,制备了几种CP-TADF材料及器件,并对其光电性能进行了详细的研究。取得了如下成果:1.基于稳定的5,5’,6,6’,7,7’,8,8’-八氢联萘酚(OBN)手性单元,通过引入咔唑/3,6-二叔丁基咔唑电子给体(Donor)和5,5,10,10-四氧噻蒽电子受体(Acceptor)合成了两对轴手性TADF材料R/S-OBS-Cz和R/S-OBS-t-Bu Cz。典型的D-A型分子使其产生TADF特性,其单线态和三线态能级差(ΔEST)分别为0.02和0.09 e V,光致发光量子产率(PLQY)分别为71%和88%。此外,它们还具有明显的圆偏振光致发光(CPPL)特性,其不对称因子(|g PL|)分别为8.7×10-4和6.4×10-4。考虑到有效的TADF和CPL特性,以R/S-OBS-Cz和R/S-OBS-t-Bu Cz为发光中心制备了单发光层器件R/S-D1和R/S-D2,其最大亮度(Lmax)分别为7597和18162 cd/m~2、最大电流效率(ηc,max)分别为44.2%和68.9%、最大外量子效率(EQEmax)分别为16.6%和22.3%。值得注意的是,在亮度为1000 cd/m~2条件下,它们的EQE仍然维持在15.7%和20.0%,其效率滚降只有4.5%和10.3%。另外,这两对对映体具有明显的圆偏振电致发光(CPEL)信号,其不对称因子(|g EL|)分别为7.3×10-4和2.2×10-4。良好的器件性能和明显的CPEL信号为后续制备高效的CP-TADF材料提供了一种可能。2.基于N~2,N~2’-二苯基-[1,1’-联萘]-2,2’-二胺(D*,R/S-BAM)手性电子给体单元,通过在不同位点引入氰基电子受体合成了两种CP-TADF材料R/S-p-BAMCN和R/S-o-BAMCN。由于它们具有刚性的分子结构和特殊的分子内排列,获得高的PLQY(86%)、窄的发射半峰宽(环己烷中为38 nm,甲苯中为51 nm)和大的|g PL|值(5.3×10-4)。其中,基于R/S-p-BAMCN制备的OLED器件表现出了较好的器件性能,其Lmax、ηc,max和EQEmax分别为28402 cd/m~2、98.5 cd/A和27.6%。同时,基于R/S-o-BAMCN制备的半透明器件显示出明显的CPEL特性,其|g EL|值约为4.6×10-3。而本工作提出的刚性D*-A-D*结构策略为获得窄谱带发射和高效的CP-TADF材料提供了直接途径。特殊的手性给体排列可以进一步改善CP-TADF材料的CPL性能,从而获得更好的CPEL性能。
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