蓝光树枝状热活化延迟荧光材料的设计合成与性能研究

作     者：马荣荣 

作者单位：长春理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：马志华

授予年度：2023年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0803[工学-光学工程] 

主      题：蓝光 热活化延迟荧光 树枝状分子 主体材料 溶液加工 

摘      要：作为有机电致发光二极管（Organic Light-Emitting Diodes,OLEDs）的三基色之一,蓝光有机电致发光材料体系的发展对于推动OLEDs在彩色显示和白光固体照明等领域的商业化具有十分重要的意义。近年来,发展基于低成本溶液加工工艺的高效率蓝光热活化延迟荧光（Thermally Activated Delayed Fluorescence,TADF）材料体系,受到了学术界和产业界越来越广泛的关注。树枝状分子具有明确的分子结构和良好的溶解性,有效结合了小分子材料和高分子材料的优势,逐渐成为一类重要的有机电致发光材料体系。因此,本论文围绕高效率溶液加工型蓝光热活化延迟荧光有机电致发光材料体系这一主题,针对树枝状主体材料和树枝状蓝光TADF材料展开研究。主要研究内容如下:（1）采用非共轭金刚烷为中心核,以具备良好空穴传输性能的咔唑为树枝,以给电子能力较强的正丁氧基为表面基团发展了树枝状主体材料D1-OBu和D2-OBu。通过对树枝状分子外围的表面基团（从叔丁基到正丁氧基）及咔唑树枝的代数（从第一代到第二代）的调节,在维持高三线态能级（2.80 e V）的情况下,实现了对最高已占轨道（Highest Occupied Molecular Orbital,HOMO）能级的调控。其中,D2-OBu的HOMO能级提升至-5.19 e V,能够有效降低从阳极到发光层的空穴注入势垒,有利于空穴注入。以D2-OBu为主体材料,以多重共振蓝光TADF发光单元为掺杂剂,采用溶液加工工艺组装的OLEDs器件半峰宽为30 nm,启亮电压3.1 V,最大外量子效率14.7%,色坐标（0.12,0.22）;以多重共振绿光TADF发光单元为掺杂剂的器件半峰宽为42 nm,启亮电压2.8 V,最大外量子效率24.2%,色坐标（0.20,0.67）。（2）采用氧杂蒽为空间限制连接单元,在其1-,9-位分别引入三嗪受体单元和咔唑树枝给体单元,设计合成了空间电荷转移（Through-Space Charge Transfer,TSCT）树枝状蓝光TADF材料D1Cz-TRZ和D2Cz-TRZ。通过这种U型结构的分子设计实现给体单元和受体单元电子云空间上的分离,有利于实现较小的单三线态能级差(ΔE),进而实现TADF发光。D1Cz-TRZ和D2Cz-TRZ的ΔE分别为0.06 e V和0.03e V。将二者以10 wt%含量掺杂在1,3-二-9-咔唑基苯（m CP）主体材料中,发光峰位分别位于451 nm和466 nm,PL衰减曲线表现出纳秒级的瞬时荧光和微秒级的延迟荧光,说明D1Cz-TRZ和D2Cz-TRZ实现了蓝光TADF发射。