[發(fā)明專利]一種窄帶隙給受體材料及其應(yīng)用

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310172387.4
• 申請(qǐng)日: 2013-05-10
• 公開（公告）號(hào): CN103275696A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賴文勇;趙玲玲;陳垚;張廣維;黃維
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K11/06
• 分類號(hào): C09K11/06;H01L51/46;H01L51/54;H01L51/30
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬光電材料與應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種有機(jī)光電功能材料，更具體地涉及一種窄帶隙給受體材料及其制備方法與應(yīng)用；該材料是以三并茚為核、以噻吩-苯噻唑衍生物為枝臂、咔唑基團(tuán)封端的星型多取代化合物，可應(yīng)用于有機(jī)電致發(fā)光器件、有機(jī)電存儲(chǔ)器件、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管或有機(jī)太陽能電池等多個(gè)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

結(jié)構(gòu)明確的π共軛有機(jī)分子材料由于其單分散性好、化學(xué)純度高、可重現(xiàn)性強(qiáng)以及易于進(jìn)行化學(xué)結(jié)構(gòu)裁剪等突出優(yōu)勢(shì)，在有機(jī)光電子領(lǐng)域中受到廣泛關(guān)注和研究。咔唑和噻吩是常見的p型給電子單元，苯并噻二唑是典型的n型受電子結(jié)構(gòu)基元，常用于精準(zhǔn)調(diào)控目標(biāo)材料的HOMO或LOMO能級(jí)，并在有效調(diào)節(jié)材料能隙、設(shè)計(jì)開發(fā)窄帶隙有機(jī)光電功能材料方面發(fā)揮了重要作用。

對(duì)于共軛結(jié)構(gòu)光電功能材料而言，將分子設(shè)計(jì)成星型多臂結(jié)構(gòu)不僅有助于抑制剛性分子鏈間的聚集，降低結(jié)晶傾向，提高材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。在星型多臂結(jié)構(gòu)中還可以通過引入p型和n型結(jié)構(gòu)基元有效調(diào)節(jié)材料的能級(jí)和帶隙等，并實(shí)現(xiàn)載流子注入/傳輸平衡。

在前期工作的基礎(chǔ)上，本發(fā)明設(shè)計(jì)合成了一種窄帶隙給受體材料，其特征在于該材料以三并茚為核、以噻吩-苯噻唑衍生物為枝臂、咔唑基團(tuán)封端的星型多取代化合物，其中三并茚單元是剛性平面結(jié)構(gòu)，具有溶解性好，光、熱穩(wěn)定性高，易于化學(xué)修飾等優(yōu)點(diǎn)；咔唑和噻吩是常見的p型給電子單元；苯噻唑是典型的n型受體單元。這類材料可以通過調(diào)節(jié)p、n基元的數(shù)量和含量可以有效調(diào)控多臂結(jié)構(gòu)材料的帶隙，獲得了較窄的能隙結(jié)構(gòu)和較寬的光譜吸收。同時(shí)這類材料還可以通過簡(jiǎn)易的溶液成膜方式制備有機(jī)電子薄膜器件，在實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定高效的有機(jī)薄膜光電器件如有機(jī)電致發(fā)光器件、有機(jī)電存儲(chǔ)器件、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管或有機(jī)太陽能電池等方面具有可觀的應(yīng)用前景。特別地，可以用于制作有機(jī)電致發(fā)光器件和有機(jī)電存儲(chǔ)器件。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的在于提供一種窄帶隙給受體材料及其應(yīng)用，使發(fā)光材料的發(fā)光強(qiáng)度、發(fā)光效率、色純度等得到大幅提升。可作為活性材料應(yīng)用于有機(jī)電致發(fā)光器件、有機(jī)電存儲(chǔ)、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管或有機(jī)太陽能電池等方面，特別地，可以用于制作有機(jī)電致發(fā)光器件和有機(jī)電存儲(chǔ)器件。

技術(shù)方案：本發(fā)明提出一種窄帶隙給受體材料，是以三并茚為核、以噻吩-苯噻唑衍生物為枝臂、咔唑基團(tuán)封端的星型多取代化合物，其通式結(jié)構(gòu)如下式I所示：

通式I中，X為芳環(huán)結(jié)構(gòu)，其具體如下列結(jié)構(gòu)：

其中，R為C₁-C₁₂的烷基，C₁-C₁₂的烷氧基；N是氮原子，S是硫原子。

基于窄帶隙給受體材料的應(yīng)用，該材料應(yīng)用于有機(jī)電致發(fā)光器件，器件結(jié)構(gòu)為陽極/空穴注入層/發(fā)光層/電子傳輸層/電子注入層/陰極，其中窄帶隙給受體材料作為發(fā)光層。

基于窄帶隙給受體材料的應(yīng)用，該材料應(yīng)用于有機(jī)電存儲(chǔ)器件，器件結(jié)構(gòu)為為頂電極/功能存儲(chǔ)層/玻璃基底，其中窄帶隙給受體材料作為功能存儲(chǔ)層。

有益效果：本發(fā)明提出的一種窄帶隙給受體材料具有以下特點(diǎn)：（1）星型的分子結(jié)構(gòu)，顯著增加了目標(biāo)材料的空間位阻效應(yīng)，使得得到的剛性分子鏈之間的相互作用和堆積受到限制，同時(shí)降低了材料在固態(tài)時(shí)的淬滅作用，顯著增強(qiáng)了目標(biāo)材料的固態(tài)光發(fā)射性能；（2）調(diào)節(jié)p、n基元的數(shù)量和含量可以有效調(diào)控帶隙，獲得較窄的能隙結(jié)構(gòu)和較寬的光譜吸收；（3）玻璃化溫度高、能形成熱穩(wěn)定性高、均勻性好的無定型薄膜；（4）可以通過簡(jiǎn)易的溶液成膜方式制備薄膜器件。因此這類材料可以廣泛應(yīng)用于有機(jī)電致發(fā)光器件、有機(jī)電存儲(chǔ)器件、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管或有機(jī)太陽能電池等。

附圖說明

圖1為星型多臂結(jié)構(gòu)材料在固態(tài)薄膜下的UV和PL曲線。

圖2為器件A和B亮度-電壓-電流密度曲線。

圖3為器件A和B電流效率-電壓曲線。

圖4為Flash型電存儲(chǔ)器件C的電流-電壓曲線。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的窄帶隙給受體材料，是以三并茚為核、以噻吩-苯噻唑衍生物為枝臂、咔唑基團(tuán)封端的星型多取代化合物，其通式結(jié)構(gòu)如下式I所示：

通式I中，X為芳環(huán)結(jié)構(gòu)，其具體如下列結(jié)構(gòu)：

其中，R為C₁-C₁₂的烷基，C₁-C₁₂的烷氧基；N是氮原子，S是硫原子。