[發(fā)明專利]一種穩(wěn)定易加工有機(jī)半導(dǎo)體材料及其有機(jī)發(fā)光器件應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710452194.2
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN107221611B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李曉常;殷正凱;郝望龍
• 申請（專利權(quán)）人: 江西冠能光電材料有限公司
• 主分類號: H01L51/54
• 分類號: H01L51/54;H01L51/50;C07D471/16;C07D519/00;C07F9/6561;C07F7/10
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一種有機(jī)半導(dǎo)體材料，其特征是由吲哚并咔唑衍生物芳雜環(huán)為其分子構(gòu)造成兼具高耐熱、穩(wěn)定和高電荷傳輸以及良好加工性能。應(yīng)用于制成有機(jī)發(fā)光二極管獲得高效、低電壓和長工作壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種有機(jī)半導(dǎo)體化合物及其制備的有機(jī)電致發(fā)光器件應(yīng)用。采用一種含有親電性吡啶改進(jìn)的吲哚并咔唑及其衍生物為主要構(gòu)造元獲得一系列非對稱改善有機(jī)半導(dǎo)體化合物，可應(yīng)用于有機(jī)發(fā)光OLED器件，改善發(fā)光材料的電荷注入和溶解性、加工性，有利于OLED 顯示器件的規(guī)模化生產(chǎn)。

背景技術(shù)

有機(jī)半導(dǎo)體材料屬于新型光電材料，其大規(guī)模研究起源于1977年由白川英樹，A.Heeger及A. McDiamid共同發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)電率可達(dá)銅水平的摻雜聚乙炔。隨后，1987年Kodak公司的C. Tang等發(fā)明了有機(jī)小分子發(fā)光二極管（OLED），和1990年劍橋大學(xué)R. Friend及A.Holmes發(fā)明了聚合物發(fā)光二極管P-OLED，以及1998年S. Forrest與M. Thomson發(fā)明了效率更高的有機(jī)磷光發(fā)光二極管PHOLED。由于有機(jī)半導(dǎo)體材料具有結(jié)構(gòu)易調(diào)可獲得品種多樣，能帶可調(diào)，甚至如塑料薄膜加工一樣的低成本好處，加上有機(jī)半導(dǎo)體在導(dǎo)電薄膜，靜電復(fù)印，光伏太陽能電池應(yīng)用，有機(jī)薄膜晶體管邏輯電路，和有機(jī)發(fā)光OLED平板顯示與照明等眾多應(yīng)用，白川-Heeger-McDiamid三位科學(xué)家于2000年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

作為下一代平板顯示應(yīng)用的有機(jī)電致發(fā)光二極管，有機(jī)光電半導(dǎo)體材料要求有：1. 高發(fā)光效率；2. 優(yōu)良的電子與空穴穩(wěn)定性；3. 合適的發(fā)光顏色；4. 優(yōu)良的成膜加工性。原則上，大部分共軛性有機(jī)分子（包含星射體），共軛性聚合物，和含有共軛性發(fā)色團(tuán)配體的有機(jī)重金屬絡(luò)合物都有具備電激發(fā)光性能，應(yīng)用在各類發(fā)光二極管，如有機(jī)小分子發(fā)光二極管（OLED），聚合物有機(jī)發(fā)光二極管（POLED），有機(jī)磷光發(fā)光二極管（PHOLED）， 有機(jī)熱激活延遲熒光TADF OLED。磷光PHOLED兼用了單線激發(fā)態(tài)（熒光）和三線激發(fā)態(tài)（磷光）的發(fā)光機(jī)理，顯然比小分子OLED及高分子POLED高得多的發(fā)光效率。PHOLED制造技術(shù)和出色的PHOLED材料都是實(shí)現(xiàn)低功耗OLED顯示和照明所必不可少的。 有機(jī)熱激活延遲熒光材料能使處于三重態(tài)的電子可以高效的通過逆系間跨越回到單重態(tài)，并從單重態(tài)躍遷回基態(tài)并發(fā)出熒光。PHOLED與TADF OLED的量子效率和發(fā)光效率是一般熒光OLED材料的3倍，因此也減少了產(chǎn)生的熱量，增多了OLED顯示板的競爭力。這一點(diǎn)提供了使得總體上OLED顯示或照明超越LCD顯示以及傳統(tǒng)光源的可能。

磷光OLED材料是由含有一定共軛性的有機(jī)發(fā)光團(tuán)作為二齒螯合配體，與金屬元素形成環(huán)金屬-配合體絡(luò)合物，在高能光照下（如紫外光至激發(fā)）或電荷注入（電至激發(fā)）條件下，由于環(huán)金屬-配體電荷轉(zhuǎn)移（MLCT）成為激子，然后回復(fù)到基態(tài)而導(dǎo)致發(fā)光。在一般有機(jī)半導(dǎo)體材料中，根據(jù)洪特定則，三重態(tài)的能量會低于單重態(tài)，能帶差（△Est） 通常是0.5eV或以上，使得處于三重態(tài)的電子基本不可能回到單重態(tài)。 而在TADF 材料中，通過分子設(shè)計(jì)使得分子軌道中的最高占據(jù)軌道（HOMO）和最低未占軌道（LUMO）的重疊減少，制備出三線態(tài)和單線態(tài)能級差只有0.1eV 或以下的熒光材料，而且分子的HOMO與LUMO重疊越少，△E越小，使電子可以從三線態(tài)逆系跨越到單線態(tài)而獲得類似于磷光發(fā)光一樣達(dá)到100%的電至發(fā)光效率。已報(bào)道的材料例子是發(fā)綠光的2，6－二氰基－1，3，4，5－三咔唑苯。

在OLED器件中電荷的注入是通過在陽極施加正電壓后，從陽極注入空穴，陰極施加負(fù)電壓后注入電子，分別經(jīng)過電子傳輸層與空穴轉(zhuǎn)輸層，同時(shí)進(jìn)入發(fā)射層的本體材料或主體材料中，電子最終進(jìn)入發(fā)光摻雜劑中的最低末占分子軌道（LUMO），空穴進(jìn)入發(fā)光摻雜劑中的最高占有分子軌道（HOMO）而形成激發(fā)態(tài)發(fā)光摻雜劑分子（激子態(tài)）。激子態(tài)回復(fù)到基態(tài)后伴隨著發(fā)射光能，其發(fā)射光能波長正對應(yīng)著發(fā)光分子摻雜劑的能隙（HOMO-LUMO能級差）。