[發(fā)明專利]二苯并吩嗪作為磷光材料的用途及包含二苯并吩嗪的電致發(fā)光器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710035523.3
• 申請日: 2017-01-17
• 公開（公告）號: CN108315010B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊兵;周長江;張?jiān)娡?/a>;劉海超;高宇
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: C09K11/06
• 分類號: C09K11/06;H01L51/54;H01L51/50
• 代理公司: 北京金信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11225
• 代理人: 張皓;李維盈

本發(fā)明涉及下式所示的二苯并吩嗪作為磷光材料，特別是室溫磷光材料的用途。本發(fā)明還涉及使用二苯并吩嗪作為磷光材料的有機(jī)電致發(fā)光器件。二苯并吩嗪作為一種純有機(jī)的、不含重原子的氮雜環(huán)室溫磷光材料，有可能實(shí)現(xiàn)一種新型的高效直接激子利用的純有機(jī)電致磷光材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有機(jī)電致發(fā)光材料與器件領(lǐng)域，具體涉及二苯并吩嗪作為磷光材料的用途及包含二苯并吩嗪作為磷光材料的電致發(fā)光器件。

背景技術(shù)

有機(jī)電致發(fā)光二極管(OLED)具有自發(fā)光、廣視角、響應(yīng)速度快、驅(qū)動(dòng)電壓低、大面積和柔性等技術(shù)優(yōu)勢，因此在平板顯示和固態(tài)照明等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景和巨大的市場潛力。縱觀有機(jī)電致發(fā)光材料的發(fā)展，第一代發(fā)光材料是以三(8-羥基喹啉)鋁(Alq3)為代表的熒光材料，受自旋統(tǒng)計(jì)限制，該類材料在電致發(fā)光過程能量利用效率25％。第二代發(fā)光材料是以金屬銥配合物為代表的磷光材料，由于重原子效應(yīng)，增強(qiáng)自旋軌道耦合，加快系間竄越速度，磷光材料理論上可實(shí)現(xiàn)100％的內(nèi)量子效率，但存在價(jià)格昂貴、色度不全、銥資源緊缺等問題。公認(rèn)的第三代發(fā)光材料是高能量利用效率、低成本的純有機(jī)發(fā)光材料，目前主要包括如下三種發(fā)光機(jī)制：熱活化延遲熒光(TADF)、三重態(tài)-三重態(tài)湮滅(TTA)和雜化局域-電荷轉(zhuǎn)移激發(fā)態(tài)(HLCT)的熱激子過程。它們在本質(zhì)上是相同的，即把不能直接發(fā)光的三重態(tài)激子轉(zhuǎn)換為單重態(tài)激子發(fā)光，但這三種發(fā)光機(jī)制的激子轉(zhuǎn)換效率不易控制，容易導(dǎo)致三重態(tài)激子的不完全利用。因此，研究能直接利用(減少中間過程)三重態(tài)激子發(fā)光的純有機(jī)材料，即室溫磷光材料，其兼具高效率和低成本兩大優(yōu)勢，不僅具有重要的基礎(chǔ)科學(xué)意義，而且有望發(fā)展實(shí)用價(jià)值的材料體系。

但是，純有機(jī)材料體系表現(xiàn)出室溫磷光現(xiàn)象是非常少見的，尤其是其發(fā)光效率相當(dāng)?shù)停瑖?yán)重限制了室溫磷光材料體系的研究和發(fā)展，更談不上其在有機(jī)電致發(fā)光器件方面的應(yīng)用。究其原因，純有機(jī)材料中由于普遍缺少重原子效應(yīng)，自旋軌道耦合強(qiáng)度非常小，系間竄越發(fā)生困難。加之，在室溫條件下，非輻射躍遷過程的競爭，增強(qiáng)的磷光發(fā)射更加困難。因此，通常兩種思路被采用增強(qiáng)室溫磷光發(fā)射。一方面，利用重原子效應(yīng)(鹵素、氘代)或雜原子(N、O、S)孤對電子n→π躍遷，增強(qiáng)自旋軌道耦合，提高系間竄越速率，增大磷光輻射速率k_r(T₁→S₀)。另一方面，通過增強(qiáng)體系剛性，降低非輻射速率k_nr(T₁→S₀)。例如，Kim等(O.Bolton,K.Lee,et al.Nature Chemistry 2011,3,207–212)通過晶體設(shè)計(jì)以及直接的重原子效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了藍(lán)、綠、黃、橙等多種顏色的室溫磷光發(fā)射。Adachi等(S.Hirata,K.Totani,et al.Adv.Funct.Mater.2013,23,3386-3397)通過將有機(jī)小分子重氫化后摻雜到無定型的主體分子中來實(shí)現(xiàn)有機(jī)小分子室溫磷光發(fā)射。唐本忠院士研究組(W.Z.Yuan,X.Y.Shen,et al.J.Phys.Chem.C 2010,114,6090–6099)最早通過抑制分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)在晶體狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)室溫磷光的發(fā)射。

然而，針對純有機(jī)室溫電致磷光器件目標(biāo)，上述體系依然存在一些問題。一方面，對于含重原子的室溫磷光材料體系，連接溴或碘原子的共價(jià)鹵鍵在帶電狀態(tài)下易被分解，材料穩(wěn)定性差；純氘代體系的成本相當(dāng)昂貴。另一方面，對于晶體誘導(dǎo)的室溫磷光發(fā)射體系，在電致發(fā)光薄膜中，晶體的堆積方式被破壞，室溫磷光發(fā)射大大降低；一些體系只能在無氧條件下才能觀測到室溫磷光，這種需要特定環(huán)境的磷光發(fā)射體系大大限制了其電致磷光器件方面的應(yīng)用。綜上所述，引入雜原子，構(gòu)筑孤對電子n→π躍遷，增強(qiáng)自旋軌道耦合，是實(shí)現(xiàn)純有機(jī)室溫磷光材料及其電致磷光器件的一個(gè)可行方案。這類室溫磷光材料體系不僅合成簡單，成本低廉，而且穩(wěn)定性好，受環(huán)境影響較少，值得深入研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了一種純有機(jī)的、不含重原子(如重金屬原子、鹵素原子、氘原子)的氮雜環(huán)室溫磷光材料，從而有可能實(shí)現(xiàn)一種新型的高效直接利用三線態(tài)激子的純有機(jī)電致磷光材料。