论文部分内容阅读
有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diodes,OLEDs)由于具有自主发光、质轻,超薄、能耗低、快速响应、高对比度以及可实现柔性折叠器件等优点,引领信息显示与照明技术的发展。但是目前OLED领域仍然面临着一些严俊挑战,比如成本高、稳定性差等。解决这些挑战的关键是发展高效率、低成本、稳定性好的有机功能材料,如蓝光荧光材料和电子传输材料。蓝光功能材料可以降低全显示OLED中的能耗,通过能量转移,制备不同的发光波长的OLED。蓝光磷光材料在OLED中效率滚降严重、稳定性差,而蓝光荧光材料依然是蓝光材料应用的首选。其中,非掺杂的蓝光荧光材料可以简化器件结构,降低器件的制作成本,在产业化应用中具有巨大的优势。D-A体系的发光材料可以降低电荷注入势垒与平衡发光层中的电荷传输,作为蓝光材料分子设计较为理想的策略。但是D-A体系中给受体单元的共轭,可能导致材料的PL光谱和器件中的EL光谱红移。另外,有机电子传输材料有利于器件中电子的注入和传输、阻挡激子和空穴,对器件的效率和稳定性起着关键作用。目前,虽已经报道了大量高效率和低效率滚降的电子传输材料,但是很少研究器件的稳定性,这将不利于有机小分子电子传输材料的实际应用要求。针对以上问题,本论文以咪唑单元与缺电子的三嗪单元,开发了一系列有机蓝光材料以及电子传输材料,在研发低成本、高性能OLED功能材料作了一些探索。主要内容如下:(1)菲并咪唑由于具有双极性传输性能、较高的PLQY和深蓝发光,是构筑非掺杂蓝光较为理想的单元。以二氟苯、二苯基磷氧和1,3,5-三嗪等吸电单元修饰弱给电性的菲并咪唑基团,设计合成D-A体系的蓝光材料PPI-2FPh、PPI-PO和PPI-TRZ。其中,PPI-2FPh和PPI-PO展现了较深的蓝色发光,其荧光发射峰分别为424 nm和448 nm。由于1,3,5-三嗪单元具有较强的吸电子能力,使PPI-TRZ化合物的发射峰发生较大红移,PL发射峰为482 nm。此外,三个材料的荧光量子效率(PLQY)均较高,且具有较好的热稳定性。在非掺杂蓝光器件中,PPI-2FPh:最大发光效率(LEmax)、功率效率(PEmax)和外量子效率(EQE max)分别为5.3 cd A-1、5.5 lm W-1和5.8%,CIE(0.15,0.10);PPI-PO的LEmax、PEmax和EQE max分别为4.5 cd A-1、4.3 lm W-1和4.2%,CIE(0.15,0.11);PPI-TRZ的LEmax、PEmax和EQE max分别为12.2 cd A-1、12.2 lm W-1和6.1%,CIE(0.17,0.28)。PPI-TRZ在器件中表现出较小的效率滚降,这与PPI-TRZ较为平衡的传输性能有关。(2)进而,1,3,5-三嗪单元修饰苯并咪唑基团,设计合成了电子传输材料ET-1和ET-2。以50%wt Liq掺杂ET-1和ET-2,分别作为电子传输层,制备了红光磷光器件。在1000 cd m-2时,对于50%wt Liq:ET-1的红光磷光器件的LE、PE和EQE分别为15.4 cd A-1、11.0 lm W-1和10.7%,器件稳定性t90≈240 h;对于50%wt Liq:ET-2的红光磷光器件的LE、PE和EQE分别为15.0 cd A-1、10.7 lm W-1和9.4%,t90≈178 h。(3)为了进一步探索稳定性的电子传输材料,简化材料的合成路线,降低材料开发成本。以1,3,5-三嗪基团修饰1,10-菲啰啉,设计合成了新型电子传输材料3-(3-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)苯基)-1,10-菲啰啉(TRZ-m-Phen)。TRZ-m-Phen的Tg=112°C,HOMO=-6.5 eV,LUMO?-3.0 eV,三重态能级约为2.36 eV。TRZ-m-Phen与Liq掺杂形成的n-掺杂型电子传输层(TRZ-m-Phen:50%wt Liq),在电场E=2×1055×105 V cm-1下,电子迁移率为5.2×10-65.8×10-5 cm2 V-1 s-1。以TRZ-m-Phen:Liq为电子传输层的红光和绿光磷光器件,均获得了高稳定性。在红光磷光器件中,起始亮度为1000 cd m-2时,恒电流驱动下,t96>255 h;在绿光磷光器件中,在1000 cd m–2亮度下,LE和PE分别为55.1 cd A–1和57.7 lm W–1;在起始亮度为1000 cd m-2时,在恒电流驱动约330 h后,亮度仍然保持在997 cd m-2。此外,发展了以二苯甲酮为核,分别以10H-螺[吖啶-9,9’-芴]和10H-螺[吖啶-9,9’-氧杂蒽]作为大位阻给体单元,设计制备了TADF材料CO-1和CO-2。CO-1和CO-2具有较高的热稳定性,固态发射波长为504 nm左右,单线态与三线态的能级差只有0.04 eV,HOMO/LUMO能级约为-5.20 eV/-2.45 eV。CO-1和CO-2的荧光寿命分别为0.56μs和0.42μs,热活化延迟荧光与稳态荧光光谱基本重合,具有明显的TADF效应。且CO-1和CO-2的非掺杂薄膜的PLQY较高,分别为59.2%和73.0%。