[发明专利]螺环铱有机电致磷光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及基于芴功能性有机配体及具有磷光特性的金属铱(III)中间体和配合物的制备方法，并涉及这些材料在制备过程中采用的步骤以及原料。

技术背景

21世纪是信息的时代，也是信息科技及其产业高速发展的时代。信息材料是实现高度信息化所需元件之基础。因此，具有极快响应速度、极大信息容量和极高信息效率转化率的信息材料和器件备受人们关注，这也是当前国际上研究最为活跃的领域之一。有机发光二极管因其独特的优势极有可能成为下一代新型平板显示技术的主流产品而引起人们的极大关注。自1987年美国科达公司的Tang和Vanslyke以8-羟基喹啉铝(tris(8-hydroxyqu-inolinato)aluminum，Alq₃)作为发光层，得到了直流低电压驱动的高亮度有机电致发光器件(organic light-emittingdiodes，OLEDs)以来，引起了极大的反响，在世界范围内迅速掀起了有机电致发光材料研究热潮。同其他显示器件相比，有机电致发光显示器件有着无与伦比优点：体积小、响应速度快、视角广、材料来源广、制造工艺简单、驱动电压低、发光效率高、能耗小以及重量轻，可以通过低成本的工艺做成柔性的大面积平板显示，所以它是实现未来超薄型可卷壁挂式彩色电视的关键技术，现被公认为是继液晶显示LCD、等离子显示PDP后的新一代图形图象显示器件。因此，OLEDs技术被业界认为是最理想和最具发展前景的下一代平板显示技术。

有机小分子电致磷光材料由于其制备简洁高效而备受关注。在过去的几十年中，由于没有充分利用其三线态激子能量，器件内量子效率一直存在25％的理论极限。第三过度金属与有机小分子配体结合后，由于重原子效应而存在强烈的旋轨耦合作用而使得单线态和三线态激子参与电致发光过程。从而使得有机小分子磷光材料突破内量子效率25％的理论限制而达到100％。2001年Baldo等把(ppy)₂Ir(acac)掺杂在TAZ中，制备了高效磷光器件，该器件的内量子效率几乎达到100％，其外量子效率达到19％。使得电致发光器件的效率得到空前的提高引起了极大的轰动。第三过度金属配合物，特别是Ir(III)、Pt(II)配合物，同其它重金属化合物相比有其独特的特点：强烈的旋轨耦合而能够高效的电致磷光器件。此外，金属Ir(III)的配合物因有较短的荧光寿命和高量子效率而在室温下显示出高亮度磷光。发光颜色和发光效率可通过配体来调节。然而，许多电致发光器件并不能表现出色纯度好、发光效率高、稳定性好以及有机小分子材料还存在蒸镀条件要求苛刻，同时高浓度三线态湮灭以及高纯度和高效的蓝光材料一直是阻碍其快速发展的瓶颈。为此，探索合新型发光材料以及探讨对其色纯度、发光效率、热稳定性、阻止三线态激子湮灭的各种影响因素及其作用机制显得尤为重要。无论从理论上还是实际应用上对于合成稳定、高效、优化器件结构以及简化制作工艺都有着重要的理论意义和巨大的实际参考价值。

有机电致磷光材料由于其在光电器件方面存在重量轻、低成本、柔性大面积集成显示而引起学术界的广泛兴趣和工业界的高度重视。磷光材料在众多发光材料中由于其能够混合单线态和三线态激子而使得理论量子效率达到100％。铱配合物由于其效率高以及颜色可控而脱颖而出。然而，其发光效率有待提高，因结晶而降低发光效率及损害器件的稳定性，高浓度掺杂使得荧光淬灭等问题急需解。而氧杂蒽螺芴由于具有三维立体结构可以有效抑制固态薄膜状态下分子间相互作用，从而达到提高效率以及器件的稳定性。同时有机芴类化合物是一类性能优异的发光材料。因此，将螺芴引入铱配合物不仅可以实现有效的磷光材料制备与合成，同时也可以实现效率和器件稳定性的提高。

总之，本发明是在对当前有机电致发光材料全面了解的前提下，跟踪有机电子器件前沿动态，围绕有机电致发光材料的合成、EL器件的制备及其相关作用机制进行展开。以分子设计为指导，配合物中引入芴基氧杂蒽螺环配体，抑制浓度淬灭，设计合成新型高效磷光材料。

发明内容

技术问题：本发明的目的提供一种螺环铱有机电致磷光材料及其制备方法，设计合成基于芴基螺环结构的功能配体，制备高效的磷光材料，其在电致发光、生物传感、存储器件方面存在广泛应用。

技术方案：本发明是一种基于螺环铱有机电致磷光的材料，该材料以复杂螺芳基芴为核的非平面有机半导体，具有如下结构：

Ar为含氮的芳环结构，其具体如下列结构：

式中，L₁、L₂相同或者不同，为或者如下配体结构；