论文部分内容阅读
有机电致发光二极管(OLED)具有成本低、视角宽、对比度高、节能高效等优点,正在取代传统的显示技术(如液晶、无机发光二极管)成为新一代的显示技术。有机发光材料性能的优劣直接决定了OLED效率的高低。红绿蓝三基色发光材料中,与己经达到实用化要求的红光和绿光材料相比,蓝光材料的种类少,器件效率低。因此,研究开发新型高效的蓝色发光材料,对OLED的商品化进程至关重要。本论文设计并合成了一系列蓝光三环金属铱配合物磷光材料,以及给受体型蓝色荧光材料,系统地研究了这些材料的光物理、电化学、热性质以及电致发光性质。具体的工作内容如下:(1)铱配合物蓝色磷光材料:通过Click反应合成了化合物1-苄基-4-(吡啶-3-基)-1H-1,2,3-三唑(pt)。以pt为第二环金属配体,在温和的反应条件下合成了具有蓝色发光的杂配位三环金属铱配合物M1-M3。同时,以常见蓝光铱配合物的配体2-(2,4-二氟苯基)吡啶(dfppy)或2’,6’-二氟-2,3’-联吡啶(dfbpy)取代pt,设计、合成了M1-M3的参比分子M4-M6,研究了不同的第二环金属配体对配合物发光性质的影响。以配合物M1,、M3、M4和M6为发光层制备的磷光器件均发射天蓝光。其中M1的器件最大外量子效率(ηext)和色坐标(CIE)分别为10.7%和(0.14,0.30)。基于M1或M3的器件,其电致发光(EL)光谱与M4或M6相比,光谱蓝移,半峰宽变窄,且长波长处的峰强度降低,表明采用pt作为第二环金属配体可以提高蓝光铱配合物EL谱的色纯度。(2)以苯甲酰基吡啶作为电子受体(A)的蓝色荧光材料:通过Suzuki偶联以及Buchwald-Hartwig偶联在电子受体3,5-二苯甲酰基吡啶(PDC)以及3-苯甲酰基吡啶(PC)上引入给电子基团(D):N-苯基咔唑、三苯胺、双(4-叔丁基苯基)胺,设计合成了一系列电子给体-受体-给体(D-A-D)型蓝色荧光材料PDC-3-Cz、PDC-TPA和PDC-tBuDPA,或给体-受体(D-A)型蓝色荧光材料PC-3-Cz、PC-TPA和PC-tBuDPA。掺杂薄膜的瞬态光致发光(PL)衰减曲线表明,PDC-tBuDPA的荧光寿命为0.17 μs,为热激活延迟荧光(TADF)分子。它们的掺杂型OLED均获得了蓝色发光,并且含PDC的D-A-D型分子的发光性能优于含PC的D-A型参比分子。其中PDC-tBuDPA的器件最大ηext达到了15.4%;PDC-3-Cz的器件获得了色纯度最高的蓝光发射,CIE坐标为(0.15,0.15),最大ηext为11.8%。(3)以二苯甲酮为电子受体的蓝色荧光材料:以二苯甲酮为电子受体,以双(4-叔丁基苯基)胺为电子给体,设计合成了D-A型荧光分子BP-SDPA以及D-A-D型荧光分子BP-DDPA。瞬态PL衰减曲线表明,BP-DDPA掺杂薄膜的荧光寿命为3.44 ms,为TADF分子;而BP-SDPA的荧光寿命为6.31 ns,为普通的荧光分子。BP-DDPA作为发光材料的OLED最大电流效率和最大ηext分别达到了49.2 cd A-1和26.5%,是迄今为止含二苯甲酮的TADF材料的最高发光效率。(4)以吖啶酮(AC)为受体的深蓝色荧光分子及其作为磷光和TADF器件主体材料的性能:以吖啶酮为受体,通过Ullmann偶联反应在其氮原子上引入给电子基团咔挫和3,6-二叔丁基咔唑,合成了一系列深蓝色荧光分子AC-Ph-Cz、AC-Ph-tBuCz、AC-Ph-mCz、AC-3-Cz、AC-Py-Cz以及AC-Py-tBuCz。该系列化合物的结构特点是刚性强,分子内二面角接近90°。以吖啶酮系列化合物制备的非掺杂型OLED,效率普遍较低。该系列化合物EL光谱的半峰宽窄,色纯度高,CIE坐标为(0.16,0.04-0.06),接近国家电视系统委员会(National Television Systems Committee,NTSC)规定的标准蓝光(0.14,0.08)。除此之外,该系列化合物三线态能级高且具有双偶极性质,以其作为主体材料,以磷光材料Ir(ppy)3和TADF材料4CzIPN作为客体材料,制备的掺杂型OLED在高亮度下效率衰减缓慢。其中以AC-Py-Cz为主体的磷光器件发光效率达到89.8 lm W-1和25.2%。在1000 cd m-2和10000 cd m-2的高亮度下,该器件的ηext分别保持在24.8%和21.2%,相对其最高效率值分别衰减了1.6%和15.9%。