萘基π桥链D-A型有机热活性延迟荧光材料的设计、合成及其电致发光性能研究

来源 :陕西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:pengyechao
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有机电致发光器件(OLED)自问世以来便备受关注。发光材料是影响器件性能的关键因素之一。目前,热活性延迟荧光(TADF)材料极具潜力,被作为下一代发光材料,可通过有效的上转换过程捕获三线态激子,理论上达到100%的激子利用效率。其中最低激发单线态(S1)和三线态(T1)之间小的能级差(ΔEsT)是分子设计的关键,尽管给-受体(D-A)型分子设计能实现较小ΔEST,但要实现更为稳定高效的TADF OLED,合理的分子结构设计及结构单元的选择仍值得探讨。本论文针对高成本的蓝光材料领域,以萘基作π桥链的供体-桥链-受体构型的TADF分子为研究对象,分别探讨供受体单元的变化对TADF材料性能造成的影响,以期望得到稳定高效的TADFOLED。本文有望给TADF材料分子设计思路以及各部分基团的选择上提供更多参考。本文共包括四章内容。第一章简要介绍了有机电致发光材料、热活性延迟荧光材料的发展及研究现状,探讨了 TADF分子设计需要考虑的关键性因素和设计策略,介绍了本文研究内容及创新点。第二、三章为实验部分,分别改变供体单元、受体单元,探讨了不同单元的改变对电荷分布、光学性能的影响。第四章为全文总结,并对蓝光TADF OLED的未来发展作出展望。主要研究内容如下:(1)以萘为π桥链,9-苯基-9H-咔唑为供体单元,在萘的1,8位点分别引入D、A单元,设计合成了三个V型D-π-A结构的TADF分子。研究表明,HOMO和LUMO轨道仅在桥链单元萘环上有微小重叠,三个分子都具有较小的ΔEST。随着受体单元体积增大,空间位阻在一定程度上限制了 C-C键的自由转动,使分子的二面角略微减小。三个分子均具有优良的热稳定性和电化学稳定性,随着D-A效应增强,实现了从超深蓝到天蓝的发光颜色调控。基于4-苯甲腈受体的目标化合物(CzPNPCN)制备的掺杂器件实现了 CIEy ≤0.05的超深蓝TADF OLED,该工作将为超深蓝TADF OLED发光材料的开发提供更多选择性。(2)以萘为π桥链,9,9’,10,10’-四氧-噻蒽为受体单元,在萘的1,8位点分别引入D、A单元,设计合成了两个构型更为扭曲的V型D-n-A结构的TADF分子。研究表明,随着引入单元的构象扭曲程度增加,目标分子的HOMO/LUMO能级的重叠程度被大幅减小,ΔEST进一步减小。此外较大的二面角决定了分子具有高度扭曲的构象,可减弱聚集态下分子间π-π堆积。两个分子均具有优异的热稳定性、形态稳定性以及电化学稳定性。其中,基于10-苯基-10H-吩噻嗪供体的目标化合物(PTZPN-TADATO)制备的掺杂器件实现了 CIEy ≤0.1的深蓝色发光,为深蓝光TADF OLED材料的选择拓展了新的种类。
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