热活化敏化主体分子设计与OLED器件性质研究

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近年来,磷光和热活化延迟荧光(TADF)OLED器件的效率得到巨大的提升,其最高外量子效率早已突破30%,但效率滚降(roll-off)和较短的器件寿命成为制约磷光和TADF-OLED实际应用的重要因素。目前一种常用的改善器件roll-off和寿命的方法是采用具有TADF特性的热活化敏化主体,但目前热活化敏化主体在带隙较小的红光染料和激发态能级较高的蓝光染料上的应用较少,本论文提出了适用于红光和蓝光染料的热活化敏化主体材料分子设计策略,并用其制备了低roll-off、长寿命的红光和蓝光OLED器件。主要研究成果为:1、以N-苯基吲哚咔唑和三嗪为电子给体和电子受体合成了两种热活化敏化主体,通过在三嗪基团上引入4-氰基苯基和4-联苯基两种不同吸电子效应的基团,减小分子的HOMO和LUMO轨道能级以及带隙和激发态能级,使其适用于红光染料,防止载流子直接捕获,同时进一步降低主体的单三线态分裂能(ΔEST),以提高主体分子反向系间窜越(RISC)速率,抑制三线态激子的TTA、TPA等湮灭过程。采用该主体材料制备了红光和绿光磷光及TADF-OLED器件,其roll-off和寿命均明显优于传统CBP主体材料。2、以N-苯基吲哚[2,3-a]咔唑和N-苯基[3,2-a]咔唑为电子给体,以三嗪为电子受体合成了三种适用于蓝光TADF染料的热活化敏化主体,通过在给体和受体之间引入苯基提高分子的激发态能级,同时通过调整给体和受体基团在苯环上的相对位置打断二者之间的共轭,减小分子的单三线态分裂能。采用该主体材料制备了天蓝光TADF-OLED器件,其最大外量子效率达到16.6%,且在1000 cd/m2亮度下几乎没有效率衰减,器件的roll-off和寿命均优于传统mCBP主体材料。3、采用具有较小辐射跃迁速率的激基复合物作为热活化敏化主体,使得其能级较低的单线态激子可以吸收环境中的热量,跃迁到较高的振动能级,并将能量传递给能级较高的蓝光染料分子,以提高蓝光OLED器件寿命,同时通过采用嘧啶类材料作为激基复合物的电子受体材料,提高激基复合物的激发态能级。采用该主体制备了蓝光和天蓝光TADF-OLED器件,其最大外量子效率分别可以达到13.5%和16.9%,且roll-off和寿命均优于传统mCBP主体材料。
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