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有机电致发光器件(Organic-light emitting devices,OLEDs)因响应速度、高分辨率、轻薄和柔性显示等优势,被认为是下一代照明和显示的新宠。有机电致磷光发光器件(Phosphorescent organic-light emitting devices,PhOLEDs)由于可以同时捕获单线态和三线态激子,其理论内量子效率(Internal quantum efficiency,IQE)可达100%,而备受人们青睐。但是PhOLEDs高电流密度、高亮度下时严重的效率滚降(roll-off)问题已成为制约其产业化的瓶颈问题之一,造成这一问题的主要原因之一是器件在高电流密度下的三线态激子淬灭(Triplet-triplet annihilation,TTA)。基于此,本论文在课题组前期研究的基础上,以1,2,4-三氮唑为受体,通过改变给体结构、给体个数以及连接方式,合成了一系列具有特殊激发态性质的双极性主体材料,通过改变主体材料中三线态激子的跃迁途径,降低磷光主体材料上的三线态激子密度,提高三线态激子利用率,最终改善PhOLEDs的稳定性及发光效率,论文主要分为以下三部分:首先,以1,2,4-三氮唑为受体,吩噻嗪(PTZ)、吩噁嗪(PXZ)、9,9-二甲基吖啶(DMAC)作为给体,通过改变给体的给电子能力,设计并合成了具有热激活延迟荧光(Thermally activated delayed fluorescence,TADF)特性的D-π-A型双极性主体材料,即10-(4-(1-苯基-5-(吡啶-2-基)-1H-1,2,4-三氮唑-3-基)苯基)-10H-吩噻嗪(TAZ-PTZ)、10-(4-(1-苯基-5-(吡啶-2-基)-1H-1,2,4-三氮唑-3-基)苯基)-10H-吩噁嗪(TAZ-PXZ)和9,9-二甲基-10-(4-(1-苯基-5(吡啶-2-基)-1H-1,2,4-三氮唑-3-基)苯基)-9,10-吖啶(TAZ-DMAC)。材料表现出优异的热稳定性,TAZ-PTZ和TAZ-PXZ的玻璃化转变温度(Tg)分别为79和83℃,高于常用的主体材料4,4?-二(9H-咔唑-9基)联苯(CBP,Tg=62℃)。TAZ-PTZ、TAZ-PXZ和TAZ-DMAC的ET分别为2.51、2.75和2.82 eV。TAZ-PTZ、TAZ-PXZ和TAZ-DMAC的最高占据轨道(Highest Occupied Molecular Orbital,HOMO)/最低未占据轨道(Lowest Unoccupied Molecular Orbital,LUMO)的能级分别为-5.53/-2.68、-5.43/-2.57和-5.67/-2.42 eV。以TAZ-PTZ、TAZ-PXZ和TAZ-DMAC为主体,以双(1-苯基异喹啉)(乙酰丙酮)铱(III)(Ir(piq)2acac)、fac-三(2-苯基吡啶)合铱(Ir(ppy)3)为客体,分别制备了绿色、红色PhOLEDs。其中TAZ-PXZ为主体的绿色PhOLED具有较低的启亮电压(Von),为2.9 V,器件的最大亮度(Lmax)、最大电流效率(ηc,max)、最大功率效率(ηp,max)和最大外量子效率(EQEmax)分别为57590 cd/m2、41.6 cd/A、37.8 lm/W和12.1%,在1000 cd/m2和10000 cd/m2下的效率滚降值分别为1.4%和14.1%,低于最近报道的以Ir(ppy)3作为客体的磷光器件的效率滚降值。其次,为了进一步改善TADF主体材料的载流子传输特性,设计并合成了以1,2,4-三氮唑为受体,PTZ、PXZ、DMAC为给体具有对称结构的D-π-A-π-D型TADF双极性主体材料,即10,10’-((5-(吡啶-2-基)-1H-1,2,4-三氮唑-1,3-二基)双(4,1-亚苯基))二(10H-吩噻嗪)(TAZ-2PTZ)、10,10’-((5-(吡啶-2-基)-1H-1,2,4-三氮唑-1,3-二基)双(4,1-亚苯基))二(10H-吩噁嗪)(TAZ-2PXZ)和10,10’-((5-(吡啶-2-基)-1H-1,2,4-三氮唑-1,3-二基)双(4,1-亚苯基))二(9,9-二甲基9,10-二氢吖啶)(TAZ-2DMAC)。TAZ-2PTZ、TAZ-2PXZ和TAZ-2DMAC的ET分别为2.33、2.35和2.62 eV。以其为主体,以Ir(ppy)3和Ir(piq)2acac为客体,制备绿光和红光PhOLEDs。以TAZ-2PXZ为主体掺杂的绿光PhOLED有较好的器件性能,ηc,max、ηp,max和EQEmax分别为40.3 cd/A、37.6 lm/W和11.6%,在1000 cd/m2和10000 cd/m2下的效率滚降值分别为0.86%和23.27%。以TAZ-2PTZ为主体制备的红色PhOLED的最大EQE达到13.0%,并且在1000 cd/m2下仍然保持在11.9%,对应的效率滚降值为8.2%。针对于绿光和蓝光PhOLEDs来说,红光由于其高的分子极性、窄的光学带隙以及长的激子寿命,其器件roll-off更为严重。基于此,以1,2,4-三氮唑为受体,咔唑为给体,设计并合成了两种具有杂化局域-电荷转移激发态(Hybrid locally-electron and charge-transfer,HLCT)性质的双极性主体材料,受体1,2,4-三氮唑与给体咔唑的C2-位相连得到2,2’-((5-(吡啶-2-基)-1H-1,2,4-三氮唑-1,3-二基)双(4,1-亚苯基))二(9-苯基-9H-二咔唑)(2Cz-TAZ-2Cz),受体1,2,4-三氮唑与给体咔唑的C3-位相连得到3,3’-((5(吡啶-2-基)-1H-1,2,4-三氮唑-1,3-二基)双(4,1-亚苯基))二(9-苯基-9H-二咔唑)(3Cz-TAZ-3Cz)。2Cz-TAZ-2Cz和3Cz-TAZ-3Cz具有优异的热稳定性,其热分解温度(Td)分别为457和432℃。与典型的主体材料CBP相比,2Cz-TAZ-2Cz具有更好的双极性载流子传输特性。2Cz-TAZ-2Cz和3Cz-TAZ-3Cz的ET分别为2.66和2.65 eV。以2Cz-TAZ-2Cz或3Cz-TAZ-3Cz主体和Ir(piq)2acac为客体制备的红色磷光器件实现了高的性能。基于2Cz-TAZ-2Cz的优化器件同时实现了高效率和非常小的效率滚降。最大电流效率和EQE分别达到12.4 cd/A和16.6%,在亮度为1000 cd/m2和10000 cd/m2时EQE分别仅下降了12.0%和29.4%,优于基于CBP的器件及近期报道的以Ir(piq)2acac为客体的红光器件。