基于含氮杂环单元的热活化延迟荧光材料与主体的合成及其光电性能

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1、工程硕士学位论文基于含氮杂环单元的热活化延迟荧光材料与主体的合成及其光电性能作者姓名蔡成松工程领域材料工程校内指导教师苏仕健教授校外指导教师刘亚伟高级工程师所在学院材料科学与工程论文提交日期2018.4.23SynthesisandOptoelectronicPropertiesofThermallyActivatedDelayedFluorescenceEmittersandHostMaterialsBasedonNitrogenHeterocyclicUnitsADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ChengsongCaiS

2、upervisor：Prof.ShijianSuSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TQ422学校代号：10561学号：201521016413华南理工大学硕士学位论文基于含氮杂环单元的热活化延迟荧光材料与主体的合成及其光电性能作者姓名：蔡成松指导教师姓名、职称：苏仕健教授、刘亚伟高级工程师申请学位级别：工程硕士工程领域名称：材料工程论文形式：ꇶ产品研发ꇶ工程设计√ꇶ应用研究ꇶ工程/项目管理ꇶ调研报告研究方向：有机光电材料论文提交日期：2018年4月23日论文答辩日期：2018年6月1日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年

3、月日答辩委员会成员：主席：彭小彬教授委员：吴为敬副教授、刘远高级工程师摘要目前，有机发光二极管（OLEDs）所用发光材料主要分为传统荧光材料、有机磷光材料和热活化延迟荧光（TADF）材料。其中，TADF材料由于可以通过热激活T1激子反向系间窜越形成S1激子，在实现100%激子利用率的同时具有不含稀有金属且成本较低等优势，成为近些年来的研究热点。本论文我们着重从分子设计的角度出发，致力于新型高效的TADF材料及其主体材料的研发设计，对材料的能级调控、光物理特性和器件的性能等方面进行深入研究。在第二章，我们利用分子对称性极高的含氮杂环吡嗪（PRZ）作为吸电单元，设计合成出4个新型的天蓝光和绿光的发

4、光分子，同时这4个分子之间又具有结构和取向上的对比性。基团的连接方式和CT强度是影响这几个发光材料在光照和电驱动两种情形下光物理特性的关键因素。采用间位连接的方式，可以打断分子整体的共轭，使光色发生蓝移，降低材料的ΔEST，使得材料表现出较快的kRISC速率，因而基于m-PRZ-Ph-PXZ材料制备的器件在高亮度下的效率滚降抑制得较好。而采用线性连接方式并引入强给电性吩噁嗪单元的p-PRZ-Ph-PXZ，在增强共轭的同时，又能够提高受体与苯环间的平面性，提高分子的水平取向度和PLQY，从而使得器件的整体性能得到较大的提升。然而，在提高分子水平取向度的同时，相对较大的ΔEST又会限制有效的RIS

5、C过程，产生明显的效率滚降。相应的，基于m-PRZ-Ph-Ac材料的天蓝光器件能够实现12.8%的最大EQE，而基于p-PRZ-Ph-PXZ和m-PRZ-Ph-PXZ的绿光器件可以将效率提高到26.0%和15.5%，表现出较为理想的器件性能。在第三章，我们利用化学稳定性较强的含氮杂环单元嘧啶（PMD）和三嗪（TRZ）作为吸电基，叔丁基咔唑作为供电基，获得了在高亮度的条件下可以抑制住器件效率滚降的纯蓝光发光分子TRZ-TC2与黄绿光TADF器件的主体材料PMD-TC2，这两个材料具备较高的T1能级（2.8eV）以及相当优异的电化学稳定性。其中，对于采用TRZ-TC2作为发光客体的纯蓝光器件，最大

6、EQE可以达到25.2%，CIE坐标为（0.15,0.17），同时表现出较小的效率滚降和较窄的EL光谱半峰宽（70nm），适用于蓝光TADF器件的实际应用。此外，利用PMD-TC2作为主体具有较快的辐射跃迁速率常数和出色的电化学稳定性，对于采用PMD-TC2作为主体的4CZIPN和tri-PXZ-TRZ器件，器件的最大EQE都能够达到接近20%的水平，既发挥出了TADF客体自身的性能水平，而且在高亮度下还展现出了极低的效率滚降。因此，该研究能够为OLEDs器件发光层中高效且I稳定性强的高三线态主客体分子设计提供一种有效的策略。关键词：热活化延迟荧光；含氮杂环；分子设计；光物理特性IIABSTR

7、ACTAtpresent,theluminescentmaterialsutilizedinorganiclight-emittingdiodes(OLEDs)aremainlycomposedoftraditionalfluorescentmaterials,organicphosphorescentmaterialsandthermalactivedelayfluorescent(TADF)m