[發明專利]一類含吡嗪的有機半導體材料及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202310089270.3
• 申請日: 2023-01-18
• 公開（公告）號: CN116120293A
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 唐本忠;王志明;陳濤
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C07D403/14
• 分類號: C07D403/14;C07D241/12;C09K11/06;H10K50/12;H10K85/60
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 劉遠

本發明屬于有機光電功能材料技術領域，公開了一類含吡嗪的深藍光及近紫外光有機半導體材料及其制備方法與應用。該含吡嗪的有機半導體材料，結構如下所示：其中，Arsubgt;1/subgt;和Arsubgt;2/subgt;為弱給電子基團。本發明通過在吡嗪上連接弱給電子基團，調控吡嗪衍生物的光物理性質，使該有機半導體材料在固態下具有較高的三線態能級。本發明所制備的有機半導體材料可作為發光層的客體材料和主體材料使用；材料的能級結構具有良好的調控特性，從而平衡材料電子/空穴傳輸能力，有利于器件結構的簡化，作為主體材料時，選取合適的多重共振延遲熒光分子作為發光層客體材料，可以制備光電性能優異的有機電致發光器件，在有機電致發光領域有廣泛的應用。

技術領域

本發明屬于有機光電功能材料技術領域，具體涉及一類含吡嗪的有機半導體材料及其制備方法與應用。

背景技術

有機發光二極管(Organic?Light?Emitting?Diode,OLED)具有驅動電壓低、響應速度快、對比度高、色域廣、輕薄、柔性等特點，在顯示和照明領域應用前景廣闊。目前，基于三原色紅、綠、藍有機發光材料已達到了商業化要求，但是為了滿足色域更廣，顯示顏色更加豐富、分辨率更高的要求，對于藍光材料而言，需要滿足更深的藍光發射和更窄的半峰寬，光色和半峰寬是決定色坐標CIE_y值的兩個重要因素。

一方面，要實現短波長的發射，需要嚴格限制分子的共軛長度以及避免分子內強的電荷轉移(CT)態，通常可以通過非線性連接打斷共軛來限制分子的有效共軛長度，其次選用弱的給受體避免形成強的分子內電荷轉移。另一方面，要實現窄發射，分子還需要具備適當的剛性結構，以避免在激發態時分子因構象變化太大所帶來的結構馳豫，進而使得發射光譜展寬。針對窄發射材料，2016年Hatakeyama課題組基于B-N的多元稠環結構提出了“多重共振(MR)”效應，此類材料具備剛性的稠環結構且非鍵軌道的存在能夠抑制基態和激發態之間的振動耦合，成功將有機藍光材料地半峰寬限制在了40nm以內，這對于傳統D-A型TADF材料所表現的寬半峰寬(70～100nm)而言是一巨大突破，由于MR-TADF材料通常具備非常剛性的分子結構，使得在聚集態下分子間存在著強π-π相互作用，極大的猝滅他們的固態發光量子效率，為此，此類材料在應用于OLED中，通常都選用合適的主體將MR-TADF材料低濃度摻雜在其中制備摻雜器件以克服聚集態嚴重的熒光猝滅問題(Jiang,P.；Miao,J.；Cao,X.；Xia,H.；Pan,K.；Hua,T.；Lv,X.；Huang,Z.；Zou,Y.；Yang,C.Quenching-ResistantMultiresonance?TADF?Emitter?Realizes?40％?External?Quantum?Efficiency?inNarrowband?Electroluminescence?at?High?Doping?Level.Adv.Mater.2022,34,2106954.)，但是應用于高效率的MR-TADF的敏化主體還很稀缺，亟待開發。

吡嗪作為一個吸電子基，具備結構易修飾等特點，在OLED中有著廣泛的應用，但是基于吡嗪的結構實現高效率深藍光和近紫外光發射的有機發光材料還很稀缺。因此，通過在吡嗪的間位引入弱給體構筑D-A-D，限制了分子的有效共軛長度和強CT態的形成，實現了深藍光及近紫外光的發射，這是TADF材料很難實現的光色，此外該類材料還具備以“熱激子”通道為主的高激子利用率和高水平分子取向，在高效率藍光和近紫外光OLED有著極大的應用潛力。

發明內容

為了克服現有技術存在的上述不足，本發明的目的是提供一類含吡嗪的深藍光及近紫外光有機半導體材料及其制備方法與應用。

本發明的目的是提供一種含吡嗪的深藍光及近紫外光有機半導體材料體系。該類發光材料具備深藍光及近紫外光的發射；該類發光材料還具有“熱激子”的特征，可以突破熒光材料25％的激子利用率限制,可制備出高效率、低程度效率滾降的深藍光及近紫外有機電致發光器件；此外，該類材料還可以作為高效率綠光和黃光MR-TADF的主體材料，此處分別選用文獻已報道的綠光MR-TADF分子BN2和黃光MR-TADF分子BN3作為客體分子。