[發明專利]一種空穴傳輸激子阻擋有機材料及其應用

有效

• 申請號: 201811642212.4
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109860430B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 李曉常;豐田;坪山明;王錦山;孫潤光;湯昊
• 申請（專利權）人: 江西冠能光電材料有限公司;冠能光電材料（深圳）有限責任公司
• 主分類號: H01L51/54
• 分類號: H01L51/54;H01L51/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種有機半導體芳胺材料具有空穴傳輸和激子阻擋性能，其特征是所述的有機半導體化合物通式為：所述有機半導體材料采用電負性吲哚并喹喔啉，結合含有空穴傳輸優良的芳胺，應用在電致發光二極管，獲得發光壽命的改善。Ar₂，Ar₃中還可含有可交聯功能團，有利于通過溶液成膜后獲得不溶、不融的交聯結構材料，提升溶液制備發光器件的穩定性。

技術領域

本發明涉及新型有機半導體在電致發光二極管器件的應用，尤其涉及一種有機半導體芳胺，具有空穴傳輸、激子阻擋功能，應用于有機發光二極管、量子點發光二極管。

背景技術

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

作為新一代平板顯示應用的有機電致發光二極管，有機光電半導體材料要求有：1.高發光效率；2.長器件工作壽命；3.合適的發光顏色；4.可生產及成膜加工性。原則上，大部分共軛性熒光有機分子(包含星射體)、聚合物，和含有共軛性發色團配體的有機重金屬絡合物都有具備電激發光性能，應用在各類發光二極管，如有機小分子發光二極管(OLED)，聚合物有機發光二極管(POLED)，有機磷光發光二極管(PHOLED)，有機熱激活延遲熒光TADFOLED。磷光PHOLED兼用了單線激發態(熒光)和三線激發態(磷光)的發光機理，顯然比小分子OLED及高分子POLED高得多的發光效率。PHOLED制造技術和出色的PHOLED材料都是實現低功耗OLED顯示和照明所必不可少的。有機熱激活延遲熒光材料能使處于三線態的電子可以高效的通過逆系間跨越回到單線態，并從單線態躍遷回基態并發出熒光。PHOLED與TADFOLED的量子效率和發光效率是一般熒光OLED材料的3～4倍，因此也減少了產生的熱量，增多了OLED顯示板的競爭力。這一點提供了使得總體上OLED顯示或照明超越LCD顯示以及傳統光源的可能。

磷光OLED材料是由含有一定共軛性的有機發光團作為二齒螯合配體，與金屬元素形成環金屬-配合體絡合物，在高能光照下(如紫外光至激發)或電荷注入(電至激發)條件下，由于環金屬-配體電荷轉移(MLCT)成為激子，然后回復到基態而導致發光。在一般有機半導體材料中，根據洪特定則，三線態的能量會低于單線態，能帶差(△Est)通常是0.5eV或以上，使得處于三線態的電子基本不可能回到單線態。而在TADF材料中，通過分子設計制備出三線態和單線態能級差只有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逆系跨越到單線態而獲得類似于磷光發光一樣達到100％的電至發光效率。已報道的材料例子是發綠光的，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注入空穴，陰極施加負電壓后注入電子，分別經過空穴轉輸層與電子傳輸層，同時進入發射層的本體材料(或主體材料)中，電子最終進入發光摻雜劑中的最低末占分子軌道(LUMO)，空穴進入發光摻雜劑中的最高占有分子軌道(HOMO)而形成激發態發光摻雜劑分子(激子態)。激子態回復到基態后伴隨著發射光能，其發射光能波長正對應著發光分子摻雜劑的能隙(HOMO-LUMO能級差)。

已有不少報道的重金屬有機配合體絡合物，受重金屬的影響而增強了自旋軌道作用，使得本應較弱的磷光變得很強而呈現優良磷光發射。例如發綠光的三(苯基吡啶)銥(Ⅲ)配合絡合物，簡稱為Ir(PPY)3，和其衍生物Ir(MePPY)3具有結構式為：