9,9′‑联蒽类蓝光多功能材料及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种9,9′‑联蒽类蓝光多功能材料及其应用。本发明专利技术通过不同的给电子基团和吸电子基团取代联蒽上的氢原子，通过改变取代基的性质、位置和数目，利用取代基的空间效应和电子效应不仅能够调节材料的最高占据轨道和最低空轨道能级，而且改善材料的发光性能、电荷传输性能以及稳定性。该类材料不仅可以作为深蓝光主体材料，还可以作为发光材料，均具有优异的器件性能。且材料易于合成、提纯方便，可广泛应用于有机场效应晶体管，有机电致发光器件和有机光伏太阳能电池领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有机光电功能材料
，涉及一种蓝光多功能材料，尤其是一种9,9′-联蒽类蓝光主体材料和发光材料及其应用。
技术介绍
自从1987年柯达公司的邓青云博士等人首次研制出具有使用价值的低驱动电压有机电致发光器件（OLEDs）以来，便引起了各国科研工作者的极大重视而成为当今显示领域的研究热点。有机电致发光器件展示了下一代平板显示和固态照明方面的应用潜能，主要是因为具有发光效率高、驱动电压低、主动式发光、亮度高、视角宽、响应速度快、可实现全彩平板显示等优点。在OLEDs的研究中，对于全彩显示和白光所需要红，绿，蓝三基色中，由于蓝光材料内在的宽带隙使得很难实现高效率和良好色纯度以及长寿命的蓝光器件。因此，相对于绿光和红光器件，蓝光器件的性能较差。尽管磷光电致发光器件（PhOLEDs）已有大量的研究，但是维持高效和长寿命的性能对磷光蓝光器件却很难。因此，在全彩显示方面，蓝光荧光材料仍具有重要作用（Nature2006,440,908;Appl.Phys.Lett.2008,92,053311;Appl.Phys.Lett.2008,93,073304；J.Mater.Chem.C,2011,21,13640）。在OLEDs中主体掺杂客体材料发光可以有效避免荧光浓度猝灭，改善器件电致发光（EL）和发光颜色等方面的性能（J.Appl.Phys.1989,65,3610）。目前多种非掺杂蓝光主体材料有了进一步的研究，包括：蒽、芴、苯乙烯亚芳、芘、喹啉和苯亚菲衍生物。其中以蒽为核心的荧光材料广泛被人关注，因为它具有宽能带，高荧光量子效率，良好的热稳定性及双极性电子传输性能。然而能符合国际电视标准委员会（NationalTelevisionSystemCommittee,NTSC）制定的蓝光CIE(0.14，0.08)标准的OLEDs很少，所以深蓝器件（CIEy<0.08）的研究意义重大，同时，蓝光材料的效率、色纯度和器件寿命还需进一步的改善，特别重要的是开发具有良好热稳定性和形态稳定性以及高发光效率的蓝光材料。联蒽类材料具有荧光量子效率高、成膜性好和稳定性高等优点。9,9′-联蒽是两个蒽分子在9,9′-位通过单键相连，晶体数据表明由于1,1’和8,8’位的氢原子强烈的排斥作用，两个蒽分子几乎彼此垂直（二面角为89.4°）（J.Mater.Chem.2008,18,3376;Org.Electron.2009,10,822），在基态的正交结构导致联蒽电子耦合，而激发态的化学结构表现出强烈的电子相互作用，形成了特殊的分子内电荷转移（ICT）特性，这种扭曲的电荷转移特性通过分子内从电荷转移激子向单线态激子的转换实现了电子空穴的复合，使单线态激子的比例大于25%，从而突破荧光外量子效率5%的限制（Org.Electron.2013,14,915）。同时庞大的取代基团中的位阻效应能有效阻止分子间共轭，在固态堆积时有效避免荧光浓度猝灭，提高器件的电致发光性能(J.Mate.Chem.C,2013,1,8117)。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种9,9′-联蒽类蓝光多功能材料及其应用，该材料具有良好的热稳定性和发光性能，且材料易于合成、提纯方便，可广泛用于有机场效应晶体管，有机电致发光器件和有机光伏太阳能电池等领域。本专利技术是采用如下技术方案实现的：一种9,9′-联蒽类蓝光多功能材料，具有以下分子结构式：上述分子式中，R1—R4分别是氢，烷基CnH2n+1（如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基...n≧1），烯烃基CmH2m-1（如乙烯基、丙烯基...m≧2），芳香基（如苯基、甲苯基、萘基、蒽基、芘基、苝基），芳胺基（如二苯胺基），以及甲氧基、氰基、羟基、氟和三氟甲基。进一步的，以上所述基团都是在联蒽的2,2′,3,3′,6,6′,7,7′位上进行取代，取代基的数目是1，2，3或4。上述9,9′-联蒽类蓝光多功能材料的制备方法如下：在氮气氛围中，取相应蒽醌衍生物原料、锌粉、冰醋酸，依次加入容器中，加热搅拌，维持温度在80~100℃，缓慢滴加浓盐酸，滴加完毕，逐渐有固体析出，反应12~15h，停止反应；冷却，过滤，甲苯纯化，烘干得到固体，即9,9′-联蒽类蓝光材料。基于上述9,9′-联蒽类蓝光多功能材料，制备以下电致发光器件：一种电致发光器件，采用9,9′-联蒽类蓝光材料作为发光材料，HAT-CN作为空穴注入材料，TAPC作为空穴传输材料，TPBI作为电子传输及激子阻挡材料，Liq作为电子注入材料，制备的电致发光器件结构如下：玻璃基片/ITO/HAT-CN(5nm)/TAPC(40nm)/发光材料(20nm)/TPBI(40nm)/Liq(1nm)/Al(120nm)。一种电致发光掺杂器件，采用9,9′-联蒽类蓝光材料掺杂3%的DSA-ph材料作为发光材料，HAT-CN作为空穴注入材料，TAPC作为空穴传输材料，TPBI作为电子传输及激子阻挡材料，Liq作为电子注入材料，制备的电致发光器件结构如下：玻璃基片/ITO/HAT-CN(5nm)/TAPC(40nm)/9,9′-联蒽类蓝光材料:3%DSA-ph(20nm)/TPBI(40nm)/Liq(1nm)/Al(120nm)。另一种电致发光掺杂器件，采用CBP材料掺杂5%的9,9′-联蒽类蓝光材料为发光材料，HAT-CN作为空穴注入材料，TAPC作为空穴传输材料，TPBI作为电子传输及激子阻挡材料，Liq作为电子注入材料，制备的电致发光器件结构如下：玻璃基片/ITO/HAT-CN(5nm)/TAPC(40nm)/CBP:5%9,9′-联蒽类蓝光材料(20nm)/TPBI(40nm)/Liq(1nm)/Al(120nm)。上述电致发光器件的制备方法如下：（1）、预刻有ITO的玻璃基板的清洗：利用热的洗涤剂超声和去离子水超声的方法对透明导电基片ITO玻璃进行清洗，清洗后将其放置在红外灯下烘干，其中导电基片上面的ITO膜作为器件的阳极层，ITO膜的方块电阻为5Ω～100Ω，膜厚为100nm；（2）、各有机功能层的制备：把做干燥处理后的基片放入到真空腔内，依次蒸镀规定厚度的空穴注入材料、空穴传输材料、发光材料、电子传输及激子阻挡材料，薄膜的蒸镀速率为0.1～0.3nm·s–1；（3）、阴极的制备：保持上述真空腔内压力不变，在上述电子传输层之上依次蒸镀1nm的Liq和120nm的Al复合阴极层。将做好的器件拿出真空腔室，在大气环境下测试器件的电流-电压-亮度-效率特性以及电致发光光谱。本专利技术还提出9,9′-联蒽类蓝光主体材料和发光材料在有机电致发光器件和有机光伏太阳能电池中的应用。本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术的9,9′-联蒽类蓝光主体材料通过改变联蒽基团上取代基性质、位置和数目，调节材料的最高占据轨道和最低空轨道能级，并使其发射光谱与客体DSA-ph的吸收光谱有很好的重叠，因而能有效地吸收能量并将能量转移给客体，从而引起客体的发光，使得器件发光亮度明显提高。2、本专利技术的9,9′-联蒽类蓝光材料具有良好的热稳定性，优秀的玻璃化温度以及良好的成膜能力；同时具有合适的的最高占据轨道和最低空轨道能级，在溶液和薄膜中都有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种9,9′‑联蒽类蓝光多功能材料，其特征在于，具有以下的分子结构式：上述分子式中，R1—R4 分别是氢，烷基CnH2n+1，烯烃基CmH2m‑1，芳香基，芳胺基，甲氧基、氰基、羟基、氟或者三氟甲基。

【技术特征摘要】
1.一种9,9′-联蒽类蓝光多功能材料，其特征在于，具有以下的分子结构式：上述分子式中，R1—R4分别是氢，烷基CnH2n+1，烯烃基CmH2m-1，芳香基，芳胺基，甲氧基、氰基、羟基、氟或者三氟甲基。2.根据权利要求1所述的9,9′-联蒽类蓝光多功能材料，其特征在于：取代基是在联蒽的2，2′，3，3′，6，6′，7，7′位上进行取代，取代基的数目是1，2，3或4。3.一种权利要求1或2所述的9,9′-联蒽类蓝光多功能材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：在氮气氛围中，取相应蒽醌衍生物原料、锌粉、冰醋酸，依次加入容器中，加热搅拌，维持温度在80~100℃，缓慢滴加浓盐酸，滴加完毕，逐渐有固体析出，反应12~15h，停止反应；冷却，过滤，甲苯纯化，烘干得到固体。4.一种电致发光器件，其特征在于：采用9,9′-联蒽类蓝光材料为发光材料，HAT-CN作为空穴注入材料，TAPC作为空穴传输材料，TPBI作为电子传输及激子阻挡材料，Liq作为电子注入材料，制备的电致发光器件结构如下：玻璃基片/ITO/HAT-CN(5nm)/TAPC(40nm)/发光材料(20nm)/TPBI(40nm)/Liq(1nm)/Al(120nm)。5.一种电致发光掺杂器件，其特征在于：采用9,9′-联蒽类蓝光材料掺杂3%的DSA-ph作为发光材料，HAT-CN作为空穴注入材料，TAPC作为空穴传输材料，TPBI作为电子传输及激子阻挡材料，Liq作为电子注入材料，制备的电致发光器件结构如下：玻璃基片/I...

【专利技术属性】
技术研发人员：李战峰，吕响，袁树青，任静琨，郝玉英，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14