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基于有机电致发光二极管(OLED)技术的固态照明及平板显示器发展迅速,其中,内量子效率趋于100%的磷光OLED(PhOLED)多采用主-客体掺杂的器件结构以最大限度抑制浓度淬灭、三线态-三线态湮灭(TTA)、三线态-极化子淬灭(TPQ)等。占发光层主要成分的主体材料控制着界面载流子注入及器件内载流子传输,甚至决定了器件的制造方法和整体性能。因此设计、开发性能优异的主体材料是实现高效OLED的关键。然而目前主-客体掺杂型PhOLED还普遍存在驱动电压偏高、高亮度下效率衰减过快等严重问题,其根源主要包括界面载流子(尤其电子)注入效率低、发光层载流子传输不平衡、激子淬灭严重等。针对以上问题,本论文侧重n-型基团(n-type unit)的调控,设计合成新型“双n-型”双极性主体材料(“dual n-type units”bipolar host material),通过调节n-型基团种类、n-型基团与p-型基团(p-type unit)的比例、取代位置及分子构型、分子堆积方式等手段,调控主体材料的光电参数,并制备综合性能优良的PhOLED。具体内容如下:(1)制备了由饱和碳原子连接n-型基团(吡啶或1,2,4-三氮唑)与p-型基团咔唑的双极性主体材料p-TzCCz、m-TzCCz、p-PyCCz、m-PyCCz和m-DPyCCz。饱和碳原子的引入有效阻止了分子内给体与受体间的电荷转移,控制了分子π-共轭程度,保证材料均具有2.95 eV的高三线态能量。(2)以mCP为母体,通过逐渐提高n/p型基团比例的手段,设计制备了参比分子PyDCz和以5-(1H-三唑-1-基)吡啶(PyTz)为“双n-型”基团(dual n-type units)的新型“双n-型”双极性主体材料PyTzDCz和PyTzSCz,随n/p型基团比例按0:2<1:2<2:2<2:1顺序依次增大,分子LUMO能级逐渐降低,相应天蓝光和绿光器件的启亮电压逐渐降低而发光效率规律性提升,其中以PyTzSCz(n/p = 2:1)为主体的天蓝光PhOLED获得了 2.6 V的启亮电压和48.1 1m/W(26.4%和45.9 cd/A)的功率效率,是迄今含有单个主体的FIrpic天蓝光器件的最低启亮电压和最高功率效率之一。以PyTzSCz为主体的绿光器件同样获得了 28.0%(85.0 cd/A,97.2 1m/W)的高效率。(3)通过调节第二个吡啶基团的取代位置和吡啶与咔唑基团的比例,设计、制备以联吡啶BPy为“双n-型”基团的双极性主体材料m-BPyDCz、p-BPyDCz、m-BPyDCz和p-BPyDCz,分别形成“蝎子形”、“Y形”、“Z形”和“L形”的分子构型,在分子间氢键等作用力下,在单晶中分别形成不同的分子堆积方式。其中,n/p型基团比例为2:1的“Z形”分子m-BPySCz形成独特的三维网格堆积模式,有序排列的咔唑、吡啶作为载流子传输通道利于促进载流子传输,同时,适当的堆积产生相对较大的分子间距,利于抑制分子间相互作用,从而抑制各种激子淬灭机制。因此,以m-BPySCz为主体的天蓝光和绿光PhOLED不仅获得了 27.3%(50.3 cd/A,43.5 1m/W)和28.0%(97.9 cd/A,102.51m/W)的优异效率,且效率衰减缓慢,如天蓝光和绿光器件在1000cd/m2下,仍分别表现出25.1%和26.7%的外量子效率,相对于最大效率仅分别衰减了 8.1%和4.6%,即使是在10000 cd/m2的高的亮度下,绿光器件的外量子效率仍达到24.0%,证明主体材料的分子构型及堆积方式是决定PhOLED效率稳定性的重要因素。(4)选用大体积的低聚咔唑为空穴传输基团,吡啶为电子传输基团,构建D-A型骨架结构PyTCz。在PyTCz中的吡啶环上引入第二个电子传输基团(吡啶或二苯膦酰基),通过调节基团空间结构调节分子立体构型,构建“双n-型”双极性主体材料m-POPyTCz,促进电子注入和传输并降低器件驱动电压的同时,含有DPPO作为第二个n-型基团的分子获得了三维非平面特征,一定程度上防止出现过高的电子电流密度,促进主体材料的正、负载流子平衡能力,因此以m-POPyTCz为主体的天蓝光器件获得了27.0%(51.9 cd/A,46.5 1m/W)的优异器件效率。(5)通过在咔唑衍生物上引入非共轭的聚乙烯链,设计出具有较高三线态能量的、可用于溶液加工的聚合物类蓝光主体材料。该系列材料具有良好的溶解性和成膜能力,并通过溶液旋涂法制备了基于FIrpic和Ir(ppy)3的PLED。