咔唑类蓝色聚集诱导荧光-延迟荧光分子的构建与发光性能研究.pdfVIP

摘要

有机发光二极管（OLED）自问世以来一直受到学术界和工业界的关注。它们

具有高亮度、高分辨率、高灵活性、低功耗和快速响应等优点，被认为是未来显示

和固态照明最有前途的器件。现阶段，红光和绿光材料在有机发光二极管中的应用

已经日趋成熟，且广泛应用。但是，蓝光材料的效率和使用寿命仍然不尽如人意。

因此，为了OLED的进一步发展，合成高效且稳定的有机蓝色材料变得尤为关键。

热活化延迟荧光（TADF）材料可以通过反向系间窜越（RISC）过程将三线态

（T）激子转换为单线态激子（S）并加以利用，激子利用率从传统荧光材料的25%

11

增大到100%，因此受到众多科学家关注。然而，由于存在聚集导致淬灭（ACQ）

效应，TADF材料存在严重效率滚降问题。常见的应对之策是主/客体掺杂，将TADF

材料分散在适合的主体材料中，以降低激子浓度，但这无疑增加了器件制备的复杂

程度和难度。聚集诱导发光（AIE）效应可从根本上解决ACQ的问题。因为AIE

材料虽然在溶液环境下表现出微弱发光，但是在聚集态或固态中的荧光显著增强。

基于此，本论文设计并合成了一系列基于咔唑衍生物的蓝色聚集诱导荧光-延

迟荧光分子，并系统地研究它们的发光性能。具体结果如下：

（1）提出了一种有效的深蓝发光器件设计策略，通过调节苯桥的连接模式，

利用刚性平面的空间位阻效应，改善非掺杂有机发光二极管（OLED）的性能。以

菲咯啉为受体，咔唑为给体，合成了两种新型的深蓝色有机电致发光材料3BCzPT

和4BCzPT。通过光物理性质证明了3BCzPT具有AIE特性。非掺杂有机电致发光

器件具有优异的电致发光效率，最大电流效率（CEmax）达到6.3cdA−1，最大外量

子效率（EQEmax）达到3.81%，同时还具有超高色纯度，国际照明委员会（CIE）

坐标为（0.151,0.053）。而基于4BCzPT的非掺杂OLED的相应参数分别为4.2cd

A−1，1.96%和（0.147，0.082）。两种材料均表现出窄的光致发光光谱，半峰宽

（FWHM）分别为56nm和52nm。

（2）通过Buchwald-Hartwig反应，分别以联咔唑和苯磺酰基/二苯甲酮为电

子给体和受体，合成了三种聚集诱导发光（AIE）和热活化延迟荧光（TADF）蓝色

发光材料。密度泛函理论计算表明，这三种发光体在咔唑平面之间和给体与受体之

间具有适中的二面角，具有良好的共轭结构，并在小的ΔEST和高的光致发光量子

产率（ФPL）之间取得了权衡。这三种材料具有较高的电化学稳定性和热稳定性，

在溶液和薄膜中都表现出明显的分子内电荷转移特性。根据荧光光谱和低温磷光

光谱，BCzDPM的最低单线态和三线态激发态能级分别为2.96eV和2.78eV，

ΔEST为0.18eV。利用这些材料作为非掺杂发光层，制备了高效的蓝色电致发光器

件。在高电流密度下，BCzDPM器件的最大电流效率达到15.4cdA−1，最大外量子

效率达到7.05%，且其效率滚降小于基于PSOBCz和PBCzPM的器件。

（3）通过Buchwald-Hartwig反应，分别以23bCz作为给体，二苯砜/二苯并

噻吩作为受体，开发出刚性和平面性的分子23bCzSOB和23bCzTPO。两个材料都

同时具有聚集诱导发光（AIE）和热活化延迟荧光（TADF）特性。基于23bCzTPO

的OLED实现了最高的效率，最大电流效率CEmax和EQEmax分别为36.9cdA−1和

21.6%。23bCzSOB器件的CEmax和EQEmax分别为29.5cdA−1和14.9%，两者均实

现深蓝发光。

关键词：蓝光发射，分子设计，电致发光，有机发光二极管

Abstract

Organiclight-emittingdiodes(OLEDs)havegarneredattentionfromboththe

academicandindustrialsectorssincetheirinceptionduetothei