基于激基复合物体系的有机电致发光器件研究

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有机电致发光器件(Organic Light Emitting Diode,OLED)经过三十多年的蓬勃发展,在平板显示以及固体照明等方面展现出了巨大的应用前景,有望在未来取代液晶显示器(Liquid Crystal Display,LCD)。近年来,第三代有机电致发光材料——热激活延迟荧光(TADF)材料逐渐成为OLED材料研究的热点。通过三线态(T1)向单线态(S1)的反系间穿越(RISC),TADF材料实现了接近100%的内量子效率(IQE)。激基复合物作为分子间TADF材料,具有接近100%的激子利用率,但是其形成机理尚不清楚,抑制了其进一步的发展,尤其是蓝光激基复合物。本文通过研究蓝光激基复合物有机电致发光器件,讨论了其形成机理,并以此为指导制备了新型的激基复合物器件。具体如下:(1)利用常见的电子给体材料m-MTDATA与受体材料TmPyPB制备了TADF型蓝光激基复合物器件,并通过理论计算对其形成机制进行了深入研究。由于该激基复合物体系具有高的三线态能级(2.54 eV),用作主体材料分别掺杂Ir(bt)2(acac)、Ir(ppy)3以及Ir(piq)2(acac)制备了高效的黄光、绿光以及红光磷光有机电致发光器件(PhOLED),其中黄光器件的外量子效率(EQE)高达18.5%,接近理论最高外量子效率(20%)。此外,利用激基复合物作为主体材料成功地制备了白光有机电致发光器件(WOLED),在白光照明方面提供了不错的应用前景。这些发现对之后的激基复合物设计以及作为主体材料制备高效的有机电致发光器件具有指导作用。(2)首先基于m-MTDATA/TmPyPB激基复合物体系制备了四种不同给、受体混合方式的发光器件,并对各结构对器件性能的影响做出了合理的分析,其中混杂型结构驱动电压低、效率高,是最好的选择。而后又制备了四种不同客体掺杂区域的激基复合物主体材料磷光器件,并对其对器件性能的影响及激子的复合区域作出了科学地解释,发现将Ir(bt)2(acac)掺杂在给体材料靠近界面的位置器件效率最高。(3)基于激基复合物的形成机理及混杂型的器件结构,设计了两组新型的激基复合物体系(m-MTDATA/AB123及NPB/AB123),其中AB123为长余辉材料。首先对其激基复合物性质及TADF性质进行了验证,然后初步制备了激基复合物发光器件及作为主体材料的发光器件。这对于制备兼具激基复合物性质及其他性质(如余辉性质)的有机电致发光器件具有启示性作用。
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