[发明专利]一种热致延迟荧光半导体及其制备方法和应用

说明书

本发明揭示了一种热致延迟荧光半导体及其制备方法和应用，该热致延迟荧光材料以含吸电子基的稠环芳烃为分子母核，构建一种新的有机电致发光材料，材料分子具有高的三线态能级、高的PLQY和高的玻璃态转变温度。该热致延迟荧光材料作为发光层发光材料时，由于其三线态能级高，能够促进主体材料向客体材料有效的能量传递，减少能量回传，提高OLED器件的发光效率。该热致延迟荧光材料的HOMO能级高，与空穴注入层、空穴传输层的费米能级匹配性提升，进而使材料分子的空穴注入性能得到提升，同时，分子本身具有的平面刚性骨架有利于电荷传输，能非常高效的降低相关电致发光器件的启亮电压，保持高电流密度下的电流效率等优势。

技术领域

本发明涉及一种热致延迟荧光半导体及其制备方法和应用，可用于有机电致发光材料技术领域。

背景技术

有机发光二极管经过近20年度的发展，已成功进入商业化阶段，分别在照明、显示等多个领域获得全球产业资本的追逐。彩色有机发光二极管器件工作的核心参数主要包括高色纯度、高亮度、长寿命、低启亮电压、广色域等。发光二极管器件的多层机构使得需要满足这些器件指标，必需在发光材料、传输层材料、电极材料、器件结构、器件加工工艺等多个研究领域同步获得最佳性能。发光的关键步骤是在发光体进行激子复合和光辐射，因此，高效OLED器件的最核心关键是高效发光材料。1989年柯达公司获得基于荧光材料的核心OLED专利，拉开基于有机材料的发光二极管器件研究热潮。OLED器件通常具有多层结构，即在金属电极和透明电极之间逐层沉积doped HTL/HTL/EBL/EL(host-guest)/HBL/ETL等多层，每一层都能显著影响OLED器件的工作性能，就显示和照明而言，OLED器件性能参数主要包括EQE和CIE坐标和工作寿命。每一层材料的稳定性、能级、形貌相容性对上述性能指标都是关键，其中，影响最大的依然是发光层中的发光材料。

在基于荧光发光体的OLED器件中，因为“禁阻选律”的存在，电极注入的电荷进入发光层激发态轨道，只能进入激发单重态(S1)，因此，即便荧光发光材料的PLQY接近或达到100％，OLED器件的内量子效率也不会超过25％。为此，1998年UDC的研究确认了可以使用基于重金属和贵金属的磷光配合物为发光材料，通过主客体掺杂的方式，获得内量子效率100％的OLED器件。基于磷光的OLED器件工作状态中，激子可以进入发光材料的S1和T1态，S1态的激子通过多重能级简并和系间窜越进入其T1轨道，获得高效率的磷光发射。相较于荧光材料的多样性和低成本制备，磷光材料使用重原子和贵金属，不仅提高制备成本，也限制了材料设计的多样性。磷光发光体三线态长寿命(亚毫秒或毫秒级)会引起化学降解，引起磷光分子本身稳定性问题，在宽带隙的蓝光和深蓝光配合物材料中，由于三重态激发态与基态能级差异更多，这样的问题尤其严重，到目前为止，一直没有找到高效纯蓝光和深蓝光的磷光材料。

2012年，日本取得基于热活化延迟荧光材料的OLED器件的核心专利。以热活化延迟荧光(TADF)材料替代以往的有机和磷光配合物作为发光主体，一方面可以避免使用昂贵的金属元素，另一方面激子可以同时进入TADF分子的S1和T1激发态，进入T1激发态的激子通过反系间窜越回到TADF分子的S1，分别以PF和DF的方式辐射发光，因此，基于TADF的OLED器件能够获得100％的内量子效率。目前为止，基于TADF发光体的OLED器件，在天蓝光(39％)，绿光(35％)和红光(29％)方面分别获得较高的EQE，彰显了基于TADF发光体的OLED巨大的实用前景。从OLED器件研发的整体看，不管荧光OLED、磷光OLED还是基于TADF的OLED，器件结构都基本一致，也即是说，它们共享了空穴、电子传输等辅助层材料，差异只是这些材料同发光体之间的匹配。不同的研究小组和公司，会选择OLED器件中不同层材料设计和研究。