新型蓝光TADF材料的设计、合成及其电致发光性质

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近年来,有机发光二极管(OLED)显示技术得到了快速发展并已应用于日常生活中。发光材料是OLED重要的组成部分。随着发光材料的深入研究,基于热活化延迟荧光(TADF)材料的第三代OLED引起了研究者们的广泛关注。通过反系间窜越(RISC)过程,TADF材料能够实现100%的理论内量子效率。目前,绿光和红光的TADF材料器件效率均已取得较满意的结果,而蓝光尤其是深蓝光和纯蓝光的TADF材料仍然发展滞后,存在许多问题。咔唑(Cz)因其具有较弱的给电子能力以及较高的空穴传输能力,是一类理想的蓝光给体材料。因此,本论文设计并合成了一系列基于咔唑的纯有机蓝光材料,并系统地研究它们的物理性质及其电致发光(EL)性质。具体结果如下:(1)选择1,3,6,8-四甲基咔唑(TMCz)作为给体(D),1,3,4-噁二唑(OXD)和1,3,4-噻二唑(THD)作为受体(A),分别构建了两个D-π-A-π-D型蓝光TADF材料TMCz-OXD和TMCz-THD。据文献报道,以Cz为给体,OXD为受体的D-π-A-π-D型材料BCz Ox不具有延迟荧光性质。而本论文中的两个目标分子TMCz-OXD和TMCz-THD的掺杂薄膜中均检测到了延迟荧光,以其为发光层的OLED器件最大发射波长分别为450和470 nm,器件效率分别达到了6.5%和6.4%,均超过了普通荧光材料OLED理论最大器件效率(5%)。以上结果表明,将TMCz替换Cz作为给体,能够实现从普通荧光材料到TADF材料的转变。(2)为了得到发光波长更短的蓝光材料,选择9,9-二甲基-9氢-10,10-硫砜杂蒽(DMTD)作为受体,Cz、3,6-二苯基咔唑(Ph Cz)以及TMCz作为给体,分别构建了D-A-D型和D-A型蓝光材料。在D-A-D型分子中,Ph Cz-DMTD不具有TADF性质,相应深蓝光OLED的EL波长为429 nm,器件效率接近6.0%。而TMCz-DMTD成功地实现了TADF发光,相应的纯蓝光OLED的EL波长为447 nm,CIE色坐标位(0.157,0.107),器件效率达8.7%,这也是基于TMCz的TADF-OLED首次实现EL波长小于450 nm、CIEy小于0.11,实现了纯蓝光TADF。相比D-A-D型分子,D-A型分子光色更加蓝移。以上结果表明,在咔唑上合理地进行官能团修饰,是构建高效深蓝光和纯蓝光材料的一种行之有效的方法。
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