基于苯并咪唑基團的高效磷光主體材料的合成及其性能研究.pdf

1、有機發(fā)光二極管（OLED)具有質(zhì)輕、材料來源廣、節(jié)能環(huán)保、可與柔性基底兼容等眾多優(yōu)點而越來越受到人們的關注，成為公認的下一代的顯示和照明技術(shù)。經(jīng)過近三十年的研究，科學家們在該領域取得了顯著的進步。然而結(jié)構(gòu)簡單，高產(chǎn)率且性能穩(wěn)定的磷光OLED器件仍非常少。此外，分子結(jié)構(gòu)與器件性能之間的關系還不清楚，通過調(diào)控分子結(jié)構(gòu)來獲得高性能的器件仍亟需深入研究。本文主要以苯并咪唑為核心基團，依照磷光主體材料的設計原則，通過有機合成方法構(gòu)筑了一系列小分子

2、磷光主體材料，然后將這些材料應用于有機發(fā)光二極管，并對其器件效果進行了優(yōu)化和分析對比。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴介紹了有機發(fā)光二極管的發(fā)展歷程、基本原理以及含苯并咪唑基團在有機電致磷光器件中的應用，并闡述本文的設計理念；⑵設計合成了一系列間三聯(lián)苯基取代C位苯并咪唑類磷光主體化合物，測試結(jié)果表明該系列化合物的三重態(tài)能級最高達到了3.05 eV，材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度最高達到了178℃。以本系列材料構(gòu)建的藍色磷光器件，最大電流效率（η

3、CE,max）達到了31.5 cd/A，最大外量子效率（EQEmax）達到了16％，并且滾降很小。研究結(jié)果表明，改變苯并咪唑基團和取代基之間的連接方式可以有效地對合成的材料的相關性質(zhì)和器件效果進行調(diào)節(jié)；⑶通過在螺二芴的3,6-位上分別修飾兩個苯并咪唑基團、二苯基磷氧基團和咔唑基團，得到了一系列既具有高三重態(tài)能級，又具有良好的熱穩(wěn)定性的藍色磷光主體材料。以其制備的藍色磷光 OLED器件，ηCE,max達到了34.2 cd/A，最大功率效率

4、(ηPE,max)達到了34.4 lm/W,并且在1000 cd/m2只有7.6%的效率滾降。該研究結(jié)果表明，相對于傳統(tǒng)的2,7位取代方式，螺二芴的3,6位取代方式更適合作為高三重態(tài)能級的藍色磷光主體材料；⑷通過在苯并咪唑N位苯環(huán)的間位和對位鍵聯(lián)咔唑基團的方式制備了兩個簡單的藍色磷光主體材料mNBICz和pNBICz。其中以mNBICz作為藍光主體材料制備了藍色磷光器件，EQEmax達到了26.2%,ηCE,max為54.5 cd/A，

5、ηPE,max為52.2lm/W；同時以mNBICz作為藍光主體材料制備了單一主體互補色白光器件，EQEmax,ηCE,max和ηPE,max分別達到了22.9%,62.5 cd/A和60.4 lm/W。該研究結(jié)果表明，N位咔唑修飾的苯并咪唑衍生物比C位的衍生物更適合作為藍色磷光主體材料；⑸合成了一系列雙咔唑取代C-N位苯并咪唑類磷光主體化合物，通過調(diào)整咔唑基團和苯并咪唑基團的比例為2:1，改善了苯并咪唑衍生物的光學性質(zhì)、電化學性質(zhì)、熱

6、學性質(zhì)以及雙極傳輸性能。以該系列化合物摻雜Ir(ppy)3作為發(fā)光層所制備的磷光發(fā)光器件，ηCE,max達到了68.3 cd/A，ηPE,max達到了63.7 lm/W，EQE達到了18.7%。通過對該系列化合物的研究，進一步對于苯并咪唑/咔唑類衍生物的分子結(jié)構(gòu)與器件性能的關系有一個系統(tǒng)性地認識；⑹通過在咔唑的3，9位通過苯并咪唑基團同時修飾，調(diào)節(jié)咔唑基團和苯并咪唑基團的比例為1:2，合成了一系列新型藍光主體材料。DmNBICz作為藍光

7、主體材料，以常用的藍光摻雜劑FIrpic為客體制備了藍色磷光器件，獲得了ηCE,max29.2 cd/A，ηPE,max23.1 lm/W。該研究結(jié)果表明，可以在不改變分子三重態(tài)能級的前提下，對苯并咪唑類材料的熱力學穩(wěn)定性以及 HOMO/LUMO能級進行有效地調(diào)節(jié)使其更適合作為藍色磷光主體材料；⑺以苯并咪唑基團和二苯基磷氧基團為核心，通過改變它們之間的連接方式，合成了一系列電子型磷光主體材料。以該系列材料為主體和電子傳輸材料制備的綠色磷