[发明专利]一种基于硼铋元素的热激活延迟荧光材料及其制备方法与有机发光二极管

说明书

本发明公开一种基于硼铋元素的热激活延迟荧光材料及其制备方法与有机发光二极管，基于硼铋元素的热激活延迟荧光材料的结构通式为：其中，Ar₁和Ar₂各自独立地选自噻吩、呋喃、苯、苯并噻吩或苯并呋喃，R₁和R₂各自独立地选自苯基、取代芳基或杂芳基，Y选自H、苯基、取代芳基或杂芳基；M、X各自独立地选自B或Bi，且M、X不同时选自B或Bi。该材料以B、Bi为核心在间位分布，形成共振结构，且Bi原子半径大，能够减小分子平面性，有效改善材料堆积状态，减少分子间的三线态湮灭；由于协同共振效应，分子能够实现较小的三线态单线态能级差，提高器件效率；由于分子核心有重原子的耦合效果，可以带来更高的稳定性和发光效率。

技术领域

本发明涉及有机电致发光材料领域，尤其涉及一种基于硼铋元素的热激活延迟荧光材料及其制备方法与有机发光二极管。

背景技术

有机电致发光器件技术既可以用来制造新型显示产品，也可以用于制作新型照明产品，有望替代现有的液晶显示和荧光灯照明，应用前景十分广泛。

有机发光二极管(Organic Light-emitting Diodes,OLEDs)作为新一代显示技术，以其具有自发光、柔性、对比度高等诸多优势引起了工业界和学术界的广泛关注。然而，传统有机荧光材料只能利用电激发形成的25％单线态激子发光，器件的内量子效率较低(最高为25％)，外量子效率普遍低于5％，与磷光器件的效率还有很大差距。尽管磷光材料由于重原子中心强的自旋-轨道耦合增强了系间窜越，可以有效利用电激发形成的单线态激子和三线态激子发光，使器件的内量子效率达100％。但磷光材料存在价格昂贵，材料稳定性较差，器件效率滚落严重等问题，限制了其在OLEDs中的应用。

热激活延迟荧光(Thermally Activated Delayed Fluorescence，TADF)材料是继有机荧光材料和有机磷光材料之后发展起来的第三代有机发光材料。该类材料一般具有小的单线态-三线态能级差(△EST)，三线态激子可以通过反系间窜越转变成单线态激子发光。这可以充分利用电激发下形成的单线态激子和三线态激子，器件的内量子效率可以达到100％。同时，由于材料结构可控，性质稳定，价格便宜无需贵重金属，在OLEDs领域的应用前景广阔，但器件的发光效率和稳定性仍有待提高。

日本关西学院大学T.Hatekeyama教授于2016年提出了独特的硼氮多重共振结构，该类化合物基于三苯基硼，含有两个氮原子，构成了刚性的多环芳香族骨架。氮原子具有与硼原子相反的共振效应，且在其对位上相反的共振效应会明显增强。因此，这种效应使HOMO和LUMO轨道呈现为点状分离态。与传统的TADF材料不同，硼氮类化合物半峰宽极窄，色纯度高，充分满足显示的颜色要求，但其目前的发光亮度仍然不高，且由于分子刚性平面化，蒸镀需要的温度较高，存在改进的空间。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于硼铋元素的热激活延迟荧光材料及其制备方法与有机发光二极管，旨在解决现有硼氮类热激活延迟荧光材料的分子平面性较大、发光亮度不高的问题。

本发明的技术方案如下：

本发明的第一方面，提供一种基于硼铋元素的热激活延迟荧光材料，其中，所述基于硼铋元素的热激活延迟荧光材料的结构通式为：其中，Ar₁和Ar₂各自独立地选自噻吩、呋喃、苯、苯并噻吩或苯并呋喃，R₁和R₂各自独立地选自苯基、取代芳基或杂芳基，Y选自H、苯基、取代芳基或杂芳基；M、X各自独立地选自B或Bi，且M、X不同时选自B或Bi。

可选地，所述基于硼铋元素的热激活延迟荧光材料的结构通式中的氢多个至全部独立地被氘取代。

可选地，所述取代芳基中的取代基选自氘、氰基或烷基；

可选地，所述Y选自H或选自以下结构中的一种：