[發明專利]一類高熒光量子效率芴基給受體H型分子材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201610793010.4
• 申請日: 2016-08-31
• 公開（公告）號: CN106397428B
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 解令海;卞臨沂;劉寧;郭峰寧;余洋;章楊;儀明東;黃維
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: C07D417/14
• 分類號: C07D417/14;C09K11/06;H01L51/54;H01L51/46
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

本發明公開了一類高熒光量子效率芴基給受體H型分子材料及其制備方法和應用，此類材料是以鹵代芳基的叔醇Friedel–Crafts反應橋連電子受體單元做橋連基團，芳基通過鹵素偶聯發色團而成的H型分子材料，具體結構通式如下：式中：Ar₁、Ar₂、Ar₃、Ar₄、Ar₁₁為芳香基團，Ar₁₁為電子受體單元，Ar₅、Ar₆、Ar₇、Ar₈、Ar₉、Ar₁₀為芳香基團或者非芳香基團，SG₁、SG₂、SG₃、SG₄為芳香基團或者非芳香基團。該類材料合成方式模塊化，電子受體單元的可選性多，反應步驟簡單，條件溫和，且表現出高熱學、電化學、光學穩定性，是一類非常具有應用前景的有機光電功能材料。

技術領域

本發明屬于有機半導體材料技術領域，具體涉及一類高熒光量子效率芴基給受體H型分子材料及其制備方法和應用。

技術背景

有機光電器件由于生產成本低、制作工藝簡單、可制備柔性大面積器件等優點，業已成為目前國內外科學工作者研究的熱點。有機小分子材料由于結構確定、易提純等優點已廣泛應用于有機太陽能電池、有機電致發光、有機光探測、有機存儲、有機激光等領域。自1993年，WynbergH.等[Havinga1E.E.,Hoeve W.ten,Wynberg H..Synthetic Metals,1993,299]提出電子給體-電子受體的分子設計和1998年黃維等[Yu W-L,Meng H,Pei J,HuangW,Li Y,Heeger A J.Macromolecules,1998,31,4838]將給受體(p-n)型的設計應用于制備有機功能材料以來，此設計已成為目前有機功能材料的主流。給受體型分子設計通過電子給體、電子受體的模塊化設計與組合可以實現對有機分子的帶隙、能級排布的精確調控。而對有機材料的電學帶隙、能級排布、載流子遷移率等有效的調控是提高有機光電器件性能的關鍵。

針對芴基藍光OLED中的缺陷發光及其導致的色純度和光譜穩定性差等瓶頸問題，2000年黃維等[W.-L.Yu,J.Pei,W.Huang,A.J.Heeger.Advanced Materials,2000,12,828]提出芴基位阻功能化設計策略。引入空間位阻大的剛性取代基有助于抑制聚集體的形成，提高了藍光半導體的發光效率和光譜穩定性，加速有機藍光半導體和器件實用化進程。目前位阻功能化的設計策略已廣泛應用于有機材料的設計制備中，在高穩定低閾值激光器件、白光器件、有機納米晶體制備及器件等領域都展示出迷人的前景。芴基位阻功能化主要包括螺功能化和二芳基功能化，二芳基功能化目前主要的方式是通過芴基叔醇的Friedel–Crafts反應連接芳香基團實現。但此類方法鮮有將電子受體單元引入芴基，主要是由于電子受體單元的反應活性低、易和催化劑絡合等原因導致。所以目前位阻功能化主要是以電子給體單元調控為主，進一步調控材料的電學帶隙、能級排布、載流子遷移率等性能需要和電子受體單元偶聯。從材料的設計角度同時融入位阻功能化和電子受體單元的引入依然面臨挑戰。

發明內容

鑒于以上同時實現芳基位阻功能化和電子受體單元的引入存在的問題，本發明提供一類高熒光量子效率芴基給受體H型分子材料及其制備方法和應用，實現了芳基位阻功能化和電子受體單元的同時引入，可應用于有機場效應晶體管存儲器、有機發光二極管、有機電致發光、光伏電池、光探測、化學與生物傳感和有機激光等領域。

本發明采用以下技術方案：

一類高熒光量子效率芴基給受體H型分子材料，共軛打斷H型分子的橋連基團為電子受體單元并具有高的熒光量子效率，其結構通式如下所示：