基于硼氟二喹啉类蓝色荧光材料的设计合成及性能研究.pdfVIP

摘要

有机发光二极管（OLEDs）因其具有视角宽、发光分子化学结构易修饰、低

能耗、与柔性塑料基板兼容等优点，在过去的三十年里逐渐成为全彩电视和智能

手机的主流显示技术。技术的进步对OLEDs又提出了高效、高色纯度的新要求，

其中具有窄光谱的三原色材料最为关键。另一方面，高效的蓝光材料可以显著降

低显示功耗、提高分辨率，同时蓝光分子也可以作为红光和绿光掺杂剂的主体材

料以及构建白光光源的重要组成部分，因而受到了广泛的关注。氮杂硼氟二喹啉

（aza-BODIQU）类染料是一类新颖的窄光谱蓝色荧光材料，这类材料具有高的

光致发光量子产率、良好的电子传输性能和优异的热稳定性、易于合成和修饰等

优点。本文通过对aza-BODIQU核不同位点进行不同基团的修饰，设计了一系列

窄光谱蓝光发射的aza-BODIQUs，探究不同基团和位点对其光物理性能的影响，

并制备出相应的湿法器件。

1、通过在aza-BODIQU核的6-6’位点引入位阻基团，设计并合成了三种窄

光谱蓝光材料1ph-BF、3ph-BF和4ph-BF，并进行了相关的理论计算和光谱测量，

探究了位阻的增大对材料光物理性能的影响。首先，与1ph-BF相比，3ph-BF增

大了取代基的位阻效应，但取代基和核之间的二面角几乎不变，分别为37°和38°。

4ph-BF在增大位阻的同时也扭曲了分子的构型，具有60°的二面角。该较大的扭

曲角可以限制分子的共轭，保证蓝光发射。三个分子在甲苯溶液中的荧光光谱最

大发射峰分别为463.0nm、464.0nm和461.0nm，半值全宽（FWHM）分别为

12.4nm、12.2nm和12.0nm。其次，随着位阻的增大，分子间的相互作用得到

有效地抑制。相较于1ph-BF，在高浓度掺杂薄膜中3ph-BF和4ph-BF的荧光猝

灭明显减弱。另外，位阻基团的引入有利于限制主体和掺杂剂之间发生的Dexter

能量转移。相较于1ph-BF，引入位阻基团的3ph-BF和4ph-BF都表现出更为优

异的器件性能，其中基于4ph-BF的掺杂器件在464.5nm处实现了22.0nm的

FWHM的蓝光发射，最大功率效率（PEmax）和最大外量子效率（EQEmax）分别

为0.93lmW-1和1.20%。

2、通过在aza-BODIQU核的4-4’位点引入额外的苯基基团，设计并合成了

两种新型窄光谱蓝光材料T-1和T-3，并与1ph-BF和3ph-BF进行对比，探究4-

4’位点苯环的引入对分子光物理性能的影响。首先，苯环的引入增加了一个额外

的二面角（56°-57°），有利于进一步增大了分子的位阻效应，抑制分子间的相互

作用。相较于1ph-BF和3ph-BF，T-1和T-3在高浓度掺杂薄膜中的荧光淬灭被

进一步抑制。其次，苯环的引入也使LUMO电子云离域到苯环上，导致LUMO

能级变浅，而对HOMO能级几乎没什么影响。该变化使得能隙值（E）减小，

g

T-1和T-3在甲苯溶液中的荧光光谱相较于1ph-BF和3ph-BF红移了10nm左

右，最大发射峰分别为474.0nm和476.0nm。另一方面由于苯基的引入也对分

子本身的刚性结构产生影响，两个分子的FWHM均有增大，分别为17.0nm和

17.6nm。最后，基于这两个分子制备了相应的湿法掺杂器件。与1ph-BF和3ph-

BF相比，T-1和T-3的器件效率均得到了显著的优化，最大亮度分别为360.4cd

m-2和624.3cdm-2，EQEmax分别为0.32%和0.67%。

3、通过改变aza-BODIQU核与苯基咔唑的连接位点，设计并合成了三种窄

光谱蓝光材料oPhCzBF、mPhCzBF和pPhCzBF，并进行了相关的测试，研究了

取代基的连接位点对材料热、光物理和电致发光性能的影响。首先，苯基咔唑的

引入可以显著提高分子的热稳定性，三种材料的热分解温度均高于380℃，其中

oPhCzBF的分解温度为405℃。其次，苯基咔唑的引入可以通过扭曲分子构象和

增大空间位阻来抑制分子间π–π相互作用，实现窄光谱蓝光发射。三个分子在甲

苯溶液中的荧