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有机发光二极管(Organic Light Emitting Diodes,OLEDs)已逐渐商业化。目前商业化应用的发光材料大都是基于Ir、Pt的金属配合物磷光材料。但Ir、Pt等贵金属储量有限,价格昂贵,且金属配合物磷光材料在实现蓝光特别是深蓝光方面存在不足。故开发不含贵金属的高效率荧光材料对降低OLEDs成本有重要意义。另外,荧光材料分子结构多样,发射光谱可以覆盖整个可见光区。但是,荧光材料一般不能直接利用三线态激子,器件效率普遍较低。开发能利用三线态激子的新一代荧光材料是当前研究热点。目前,荧光材料利用三线态主要有两种机制,即“热活化延迟荧光”(TADF)和“三线态—三线态湮灭”(TTA)。TADF材料能实现100%的激子利用率,器件效率高。但三线态到单线态的反向系间穿越(RISC)速率较慢,不能实现快速的三线态利用,故高亮度下器件效率衰减较严重。TTA在原理上可减缓器件在高亮度下的效率衰减,并可适用于非掺杂器件。但目前所报道的TTA材料大都在掺杂器件中才能获得高效率。实际应用中,器件需在一定亮度下工作。显示设备亮度需达100 cdm-2,在室外较强太阳光下,手机需达到更高亮度,例如500 cd m-2,人眼才可看清屏幕。照明设备亮度需达1000cd m-2。因而,荧光材料需要在高亮度下获得高效率才有实用价值。目前,绿光材料已实现较好的器件性能。但是,可见光两端区域,即蓝光特别是深蓝光以及红光特别是深红光的器件性能亟待提升。将材料发射光谱拓展到近红外区能进一步拓宽电致发光应用领域。另外,大多数荧光材料在掺杂器件中才能获得高效率,非掺杂器件效率较低。因此,开发适用于非掺杂器件的高效率材料也十分有意义,有利于简化器件工艺降低生产成本。本论文围绕能在高亮度下获得高的器件效率的有机荧光小分子的设计合成这一主题展开,并努力向高效率非掺杂器件这一目标靠拢。以菲并咪唑为给体,设计合成了一系列从深蓝到近红外发光的D-A材料。本论文主要贡献有以下两点:(1)探索了受体分子在菲并咪唑C-位和N-位两种不同连接方式对分子光电性能的影响。受体连接在C-位时,空间阻碍小,给受体间共轭较好,S1态电子与空穴轨道有部分重叠,分子发光效率高,器件性能较好,因S1态电子与空穴束缚能强,故单线态到三线态的系间穿越较弱。受体连接在N-位时,因周围苯环上氢原子的空阻较大,给受体间扭转角大,S1态电子与空穴轨道重叠很小,分子发光效率较低,器件性能较差,因S1态电子与空穴束缚能弱,故单线态到三线态的系间穿越较强。因菲并咪唑本身三线态能级较低且给体能力较弱,故N-位连接方式尽管给受体扭转角大,但不能实现蓝光TADF。(2)围绕菲并咪唑为给体,设计合成了一系列高效率的深蓝到近红外发光材料。蓝光、绿光、红光均在高亮度下实现了高的器件效率,效率滚降较小,且其中部分光色的高效率是在非掺杂器件中取得的。深蓝光实现了 6.80%(4.64cdA-1)的外量子效率,在100 cd m-2和1000 cd m-2时,外量子效率仍能保持在6.63%和5.64%,电致发光主峰445 nm,色坐标(0.15,0.08),是基于菲并咪唑—硫砜给受体材料PMSO的掺杂器件;天蓝光实现了 9.44%(13.16 cdA-1)的外量子效率,在1000cdm-2时获得,10000cd m-2时,外量子效率仍能保持在8.09%(11.29cd A-1),器件效率滚降很小,电致发光主峰470 nm,色坐标(0.14,0.19),是基于菲并咪唑—氰基取代蒽的材料PIAnCN的非掺杂器件;绿光实现了 8.31%(26.85 cd A-1)的外量子效率,1000 cd m2时,外量子效率仍高达8.27%,电致发光主峰537 nm,色坐标(0.37,0.56),是基于菲并咪唑—苯并噻二唑给受体材料PIBzP的掺杂器件;橙黄光实现了9 5.%026.14cdA-1)的外量子效率,1000 cd m2时,外量子效率高达9.15%,电致发光主峰575 nm,色坐标(0.48,0.51),是基于菲并咪唑—氰基取代苯并噻二唑给受体材料PIBzPCN的掺杂器件;橙红光实现了9.00%(23.35 cd A-1)的外量子效率,1000cd m-2时,外量子高达8.64%,电致发光主峰582nm,色坐标(0.52,0.47),是基于菲并咪唑—苯并噻二唑—三苯胺不对称给受体材料PIBzTPA的掺杂器件;红光实现了6.66%(10.81cd A-1)的外量子效率,在100 cd m-2和1000 cd m-2时,外量子效率仍能保持在6.51%和5.11%,电致发光主峰612 nm,色坐标(0.60,0.40),是基于PIBzTPA的非掺杂器件;另外,基于菲并咪唑—萘并噻二唑—三苯胺不对称给受体材料PINzTPA实现了高效率近红外发光,其非掺杂薄膜光致发光效率高达33.65%。基于PINzTPA的非掺杂器件电致发光主峰688 nm,色坐标(0.69,0.30),最大外量子效率为2.76%,在非掺杂有机近红外器件中属于较好水平。PINzTPA掺杂器件将最大外量子效率进一步提高到4.96%,电致发光主峰680 nm,色坐标(0.69,0.30)。