一种空穴传输激子阻挡有机材料及其应用制造技术

一种有机半导体芳胺材料具有空穴传输和激子阻挡性能，其特征是所述的有机半导体化合物通式为：

A Hole Transport Exciton Blocking Organic Material and Its Application

An organic semiconductor aromatic amine material has the properties of hole transport and exciton blocking, and is characterized by the general formula of the organic semiconductor compound as follows:

【技术实现步骤摘要】
一种空穴传输激子阻挡有机材料及其应用
本专利技术涉及新型有机半导体在电致发光二极管器件的应用，尤其涉及一种有机半导体芳胺，具有空穴传输、激子阻挡功能，应用于有机发光二极管、量子点发光二极管。
技术介绍
有机半导体材料属于新型光电材料，其大规模研究起源于1977年由白川英树，A.Heeger及A.McDiamid共同发现了导电率可达铜水平的掺杂聚乙炔。随后，1987年Kodak公司的C.Tang等专利技术了有机小分子发光二极管(OLED)，1990年剑桥大学R.Friend及A.Holmes专利技术了聚合物发光二极管P-OLED，以及1998年S.Forrest与M.Thomson专利技术了效率更高的有机磷光发光二极管PHOLED。由于有机半导体材料具有结构易调可获得品种多样，能带可调，甚至如塑料薄膜加工一样的低成本好处，加上有机半导体在导电薄膜、静电复印、光伏太阳能电池应用、有机薄膜晶体管逻辑电路，和有机发光OLED平板显示与照明等众多应用，白川-Heeger-McDiamid三位科学家于2000年获得诺贝尔化学奖。作为新一代平板显示应用的有机电致发光二极管，有机光电半导体材料要求有：1.高发光效率；2.长器件工作寿命；3.合适的发光颜色；4.可生产及成膜加工性。原则上，大部分共轭性荧光有机分子(包含星射体)、聚合物，和含有共轭性发色团配体的有机重金属络合物都有具备电激发光性能，应用在各类发光二极管，如有机小分子发光二极管(OLED)，聚合物有机发光二极管(POLED)，有机磷光发光二极管(PHOLED)，有机热激活延迟荧光TADFOLED。磷光PHOLED兼用了单线激发态(荧光)和三线激发态(磷光)的发光机理，显然比小分子OLED及高分子POLED高得多的发光效率。PHOLED制造技术和出色的PHOLED材料都是实现低功耗OLED显示和照明所必不可少的。有机热激活延迟荧光材料能使处于三线态的电子可以高效的通过逆系间跨越回到单线态，并从单线态跃迁回基态并发出荧光。PHOLED与TADFOLED的量子效率和发光效率是一般荧光OLED材料的3～4倍，因此也减少了产生的热量，增多了OLED显示板的竞争力。这一点提供了使得总体上OLED显示或照明超越LCD显示以及传统光源的可能。磷光OLED材料是由含有一定共轭性的有机发光团作为二齿螯合配体，与金属元素形成环金属-配合体络合物，在高能光照下(如紫外光至激发)或电荷注入(电至激发)条件下，由于环金属-配体电荷转移(MLCT)成为激子，然后回复到基态而导致发光。在一般有机半导体材料中，根据洪特定则，三线态的能量会低于单线态，能带差(△Est)通常是0.5eV或以上，使得处于三线态的电子基本不可能回到单线态。而在TADF材料中，通过分子设计制备出三线态和单线态能级差只有0.1eV或以下的荧光材料，而且分子的HOMO与LUMO重叠越少，△E越小，使电子可以从三线态逆系跨越到单线态而获得类似于磷光发光一样达到100％的电至发光效率。已报道的材料例子是发绿光的，2，6－二氰基－1，3，4，5－三咔唑苯。在OLED器件中电荷的注入是通过在阳极施加正电压后注入空穴，阴极施加负电压后注入电子，分别经过空穴转输层与电子传输层，同时进入发射层的本体材料(或主体材料)中，电子最终进入发光掺杂剂中的最低末占分子轨道(LUMO)，空穴进入发光掺杂剂中的最高占有分子轨道(HOMO)而形成激发态发光掺杂剂分子(激子态)。激子态回复到基态后伴随着发射光能，其发射光能波长正对应着发光分子掺杂剂的能隙(HOMO-LUMO能级差)。已有不少报道的重金属有机配合体络合物，受重金属的影响而增强了自旋轨道作用，使得本应较弱的磷光变得很强而呈现优良磷光发射。例如发绿光的三(苯基吡啶)铱(Ⅲ)配合络合物，简称为Ir(PPY)3，和其衍生物Ir(MePPY)3具有结构式为：发射蓝光的FirPic具有如下结构式：其中的主配体4，6-二氟代苯基吡啶主宰着发光颜色。发射红光的三(辛烷基喹啉)铱(Ⅲ)配合络合物，具有优异的高效发射性能(Adv.Mater.2007，19，739)其结构式为：发射黄光的化合物如：具有PL＝560nm(Chem.Mater.2004,16,2480-2488)为获得高效的有机OLED,通常需在发光层与阴极之间添加电子注入及电子传输层，在发光层与阳极之间添加空穴注入及空穴传输层，从而达到在发光层中平衡的电子与空穴。值得注意的是，有机半导体中，电子传输迁移率通常低于空穴传输迁移率。作为电子传输层材料通常是具有较低的LUMO--最低未占据轨道能级，如金属喹啉化合物，三-(8-羟基)铝(Alq3)，噁二唑或三唑类。作为空穴传输层材料通常是具有较低的HOMO--最高占据轨道能级，最近，文献(Appl.Phys.Lett.,2007，90，183503)报道了由联苯与芳胺构成的空穴传输材料。为能使电子与空穴同时到达发光层，器件工程上通用的方法是使用较厚的空穴传输层和较薄的电子传输层。为预防可能的电子或可能的激发子进入空穴传输层使发光器件劣化，往往需要在发光层与空穴传输层之间使用一层既具有空穴传输功能同时有能阻挡电子与激发子的材料。通用的材料是三(9-N苯基)胺(TcTa)。为提高器件寿命，最近专利KR20140087803A报道使用氮杂咔唑芳胺类化合物。与LED发光二极管相比，有机OLED发光二极管及最近兴起的量子点发光二极管具有节能、护眼和可柔性显示与照明特异性能，但在器件发光寿命方面还存在很大的差距。为增加使用寿命，并获得发光效率高，许多新型结构有机发光材料及其配合材料与器件工程改进应用层出不穷。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的上述不足，披露了一种有机半导体芳胺化合物，采用电负性较强的吲哚喹喔啉有机键合，形成兼具空穴传输、激子阻挡性能，其能带宽度Eg等于或大于2.4eV,适合于各类发光二极管，获得寿命延长的红、绿、黄、蓝各色发光器件。在所述的芳胺化合物中还可选地引入键合的热交联基团，在溶液成膜加热条件下，可获得不溶不融交联结构，有利于溶液成膜制备多层OLED器件，溶液法制备的量子点LED。可交联的材料一经交联后可获得尺寸与膜性能的固定，避免遭受溶液侵蚀和受热形貌变化问题，增加发光二极管器件工作稳定性。具体来说，本文披露一种发光二极管，其特征是所述的发光二极管由如下部分组成：(a)一个阴极(b)一个阳极(c)一个夹心于阴极和阳极之间的半导体发光层(d)一个夹心于阳极与发光层之间的有机半导体空穴传输激子阻挡层(HTEB)，是有如下化学结构化合物(I)构成：其中Ar1、Ar2、Ar3独立地选自苯环、联苯环、三联苯、芴、萘、噻吩、呋喃、苯并噻吩、苯并呋喃，或以上各单元之间的组合；其中R1、R2独立地选自氢、氘，碳原子小于18的烷基、烷氧基、芳基、芳杂基、芴。所述的发光二极管最简单的为四层：阴极/发光层/HTEB/阳极；所述的发光二极管也可拓展为各类多层结构。如在阳极与HTEB之间加入空穴传输层，則为五层：阴极/发光层/HTEB/HT/阳极；所述的发光二极管也可以在阴极与发光层之间加入电子注入层EIL，则为六层结构：阴极/EIL/发光层/HTEB/HT/阳极；所述的发光二极管也可以在电子注入层与发光层之间加入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光二极管，其特征是所述的发光二极管由如下部分组成：(a)一个阴极；(b)一个阳极；(c)一个夹心于阴极和阳极之间的半导体发光层；(d)一个有机半导体空穴传输激子阻挡层，夹心于发光层与阳极之间，是由如下化学结构通式化合物(I)构成：

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管，其特征是所述的发光二极管由如下部分组成：(a)一个阴极；(b)一个阳极；(c)一个夹心于阴极和阳极之间的半导体发光层；(d)一个有机半导体空穴传输激子阻挡层，夹心于发光层与阳极之间，是由如下化学结构通式化合物(I)构成：其中Ar1、Ar2、Ar3独立地选自苯环、联苯环、三联苯、芴、萘、噻吩、呋喃、苯并噻吩、苯并呋喃，或以上各单元之间的组合；其中R1、R2独立地选自氢、氘，碳原子小于18的烷基、烷氧基、芳基、芳杂基、芴。2.根据权利要求1所述的空穴传输激子阻挡层化合物，其特征是Ar2或Ar3连接有至少1个交联基团的单元，所述的交联基团选自乙烯基、丙烯酸脂或三氟乙烯基。3.根据权利要求2所述的空穴传输激子阻挡层化合物具有如下结构：4.根据权利要求3所述的空穴传输激子阻挡层化合物，其特征是所述的化合物在加热温度大于160℃,形成不溶性交联网络结构：5.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓常，丰田，坪山明，王锦山，孙润光，汤昊，
申请(专利权)人：江西冠能光电材料有限公司，冠能光电材料深圳有限责任公司，
类型：发明
国别省市：江西,36