【摘要】：有機(jī)發(fā)光材料是OLED(有機(jī)發(fā)光二極管)技術(shù)的基石。目前,高效的藍(lán)光材料短缺,已經(jīng)成為制約OLED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。藍(lán)光磷光材料受制于材料成本和器件穩(wěn)定性等因素,無(wú)法在產(chǎn)業(yè)中大規(guī)模應(yīng)用。藍(lán)光TADF(熱致延遲熒光)材料因具有較高的器件效率和更廣泛的材料來(lái)源,成為藍(lán)光磷光材料潛在的替代對(duì)象之一。經(jīng)過(guò)近十年的發(fā)展,藍(lán)光TADF材料仍面臨著很多問(wèn)題,如:可用的材料體系比較單一、結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系不甚明晰、器件效率滾降嚴(yán)重等。本論文擬從(1)拓展藍(lán)光TADF分子可用的給電子基團(tuán);(2)探究分子結(jié)構(gòu)與TADF性能的關(guān)系;(3)研究TADF器件效率滾降產(chǎn)生的機(jī)理等方面出發(fā),設(shè)計(jì)合成高效的藍(lán)光TADF材料,并探索其在OLED發(fā)光器件中的應(yīng)用前景。具體內(nèi)容如下:(1)通過(guò)設(shè)計(jì)合成兩個(gè)立體構(gòu)型差異較大的同分異構(gòu)體TADF材料,探究立體構(gòu)型對(duì)TADF性能的影響。兩個(gè)化合物的單重態(tài)和三重態(tài)能級(jí)差(ΔE_(ST))比較小(0.11-0.13 eV),PLQY(熒光量子產(chǎn)率)較高(0.71-0.78)。由于IndCzpTr-1具有較大的空間位阻,能夠減少發(fā)光層的激子淬滅,從而實(shí)現(xiàn)了最大外量子效率(EQE_(max))為22.1%的天藍(lán)光摻雜器件和10.2%的綠光非摻雜器件。說(shuō)明IndCzpTr-1不僅是良好的客體材料,也適合用作主體材料。IndCzpTr-2的平面化構(gòu)型使得分子傾向于水平排列,提高了器件的出光耦合效率,其摻雜器件EQE_(max)達(dá)到了30.0%。(2)首次設(shè)計(jì)合成一個(gè)在咔唑3,4位取代的芴并咔唑新型給體基團(tuán),通過(guò)改變與4,6-二苯基三嗪的連接方式制備了四個(gè)TADF材料,研究了不同的橋連方式和橋連基團(tuán)對(duì)TADF性能的影響。這些化合物均具有剛性結(jié)構(gòu),熱穩(wěn)定性良好。其中,鄰位連接的分子SFI34oTz,由于扭曲角較大,具有最小的ΔE_(ST)和最低的PLQY。光物理測(cè)試表明,SFI34oTz在溶液和薄膜中被光激發(fā)會(huì)產(chǎn)生LE(局域)態(tài)和CT(電荷轉(zhuǎn)移)態(tài)的雙發(fā)射,在高極性主體中或者高能量激發(fā)時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)~1LE(局域態(tài)單線態(tài))向~1CT(電荷轉(zhuǎn)移態(tài)單線態(tài))的構(gòu)型轉(zhuǎn)化。最終基于SFI34oTz的摻雜器件實(shí)現(xiàn)了EQE_(max)為22.4%的綠光發(fā)射。對(duì)位連接的分子SFI34pTz同時(shí)實(shí)現(xiàn)了較小的ΔE_(ST)和較高的PLQY,其摻雜器件的EQE_(max)為25.3%,發(fā)射天藍(lán)光。(3)通過(guò)螺二芴在咔唑1,2位、2,3位分別取代形成兩個(gè)新的給體基團(tuán),與上一章的3,4位芴并咔唑進(jìn)行對(duì)比,分別與相同的受體基團(tuán)4,6-二苯基三嗪連接,比較咔唑上不同取代位置對(duì)TADF性能的影響。經(jīng)過(guò)光物理性能的研究發(fā)現(xiàn),在給電子能力方面:咔唑3,4位取代2,3位取代1,2位取代;熱致延遲熒光強(qiáng)度方面:SFI34pTzSFI23pTzSFI12pTz�；赟FI12pTz的摻雜器件實(shí)現(xiàn)了EQE_(max)為8.44%,色坐標(biāo)CIE_(x,y)為(0.15,0.11)的深藍(lán)光發(fā)射�；赟FI23pTz的摻雜器件實(shí)現(xiàn)了EQE_(max)為17.15%,CIE_(x,y)為(0.15,0.18)的純藍(lán)光發(fā)射。(4)通過(guò)改變芴并咔唑上的取代基和取代位置,分別對(duì)分子的激發(fā)態(tài)能級(jí)和TADF性質(zhì)進(jìn)行了有效調(diào)控。三個(gè)藍(lán)光TADF材料的剛性分子結(jié)構(gòu)使得它們具有較高的PLQY。變溫時(shí)間分辨光譜測(cè)試表明,這些化合物在光激發(fā)條件下熱致延遲熒光的比例較小。但是最低三重態(tài)~3LE和~3CT之間的振動(dòng)耦合提高了~3LE到~1CT的反向系間竄越速率。基于InCz34DPhTz的摻雜器件EQE_(max)達(dá)到了25.9%,色坐標(biāo)為(0.15,0.24)。研究發(fā)現(xiàn),該器件產(chǎn)生效率滾降的原因主要是由于較長(zhǎng)的三重態(tài)激子壽命產(chǎn)生的TTA淬滅作用。(5)通過(guò)將不同空間位阻作用的給電子基團(tuán)SFI23、SFI34和3CzPh結(jié)合非對(duì)稱(chēng)嘧啶,設(shè)計(jì)合成了三個(gè)深藍(lán)光TADF材料,研究了三個(gè)分子在器件中作為客體和主體材料的性能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系。其中,以SFI34pPM為客體材料的摻雜器件實(shí)現(xiàn)了8.22%的EQE_(max),CIE_(x,y)為(0.15,0.09);其非摻雜器件的EQE_(max)為4.59%,CIE_(x,y)為(0.15,0.10)。另外,將三個(gè)化合物作為黃光延遲熒光材料的主體均實(shí)現(xiàn)了比傳統(tǒng)主體CBP更高的器件效率和更低的效率滾降。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TN383.1;TQ422

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