一种有机金属铱络合物、电致发光材料及其应用制造技术

本发明专利技术提供一种有机金属铱络合物、电致发光材料及其应用。本发明专利技术提供的有机金属铱络合物具有如式I所示结构，采用吡啶与咔唑(或吲哚并咔唑)作为有机金属铱发光配体合成一类新型红色发光材料，其中主导LUMO的吡啶(或取代吡啶)与主导HOMO的咔唑(或吲哚并咔唑)键接成配体，咔唑或吲哚并咔唑中的N原子位于金属Ir键接苯环的对位，有利于N原子上孤对电子供电性诱导到金属Ir上的空电子d轨道，形成红移的金属

【技术实现步骤摘要】
一种有机金属铱络合物、电致发光材料及其应用


[0001]本专利技术属于有机发光材料
，具体涉及一种有机金属铱络合物、电致发光材料及其应用。

技术介绍

[0002]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)，和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
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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、有机薄膜晶体管逻辑电路、有机发光OLED平板显示与照明等众多应用，白川
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Heeger
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McDiamid三位科学家于2000年获得诺贝尔化学奖。
[0003]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、优良的电子与空穴稳定性；3、合适的发光颜色；4、优良的成膜加工性。原则上，大部分共轭性有机分子(包含星射体)、共轭性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，可以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)和有机热激延迟发光材料(TADF)。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。PHOLED的量子效率和发光效率是荧光OLED材料的3
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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。因而，现有高端OLED器件中或多或少地掺用了磷光OLED材料。
[0004]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
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配合体络合物，在高能光照下(如紫外光致激发)或电荷注入(电致激发)条件下，由于环金属
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配体电荷转移(MLCT)成为激子，然后恢复到基态而导致发光。在OLED器件中电荷的注入是通过在阳极施加正电压后，从阳极注入空穴，阴极施加负电压后注入电子，分别经过电子传输层与空穴转输层，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
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LUMO能级差)。
[0005]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高效优良磷光发射材料。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，Ir(PPY)3和Ir(MePPY)3的结构式如下所示：
[0006][0007]发射蓝光的FirPic具有如下结构式：
[0008][0009]其中的主配体4,6
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二氟代苯基吡啶主宰着发光颜色。
[0010]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：
[0011][0012]发射黄光的化合物如：
[0013][0014]Ir(tptpy)2(acac)具有PL＝560nm(Chem.Mater.2004,16,2480
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2488)。
[0015]为获得高效的有机OLED,通常需在发光层与阳极之间添加电子注入及电子传输层，在发光层与阴极之间添加空穴注及空穴传输层，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
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(8
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羟基喹啉)铝(Alq3))、噁二唑或三唑类化合物。最近，文献(Appl.Phys.Lett.,2007,90,183503)等报道了由联苯与芳胺构成的空穴传输材料，但溶解性差及成膜困难。
[0016]发光层一般是由少量的发光材料作为客体掺杂剂掺入一具有更高能级的半导体主体材料(或本体材料Host material)中组成。近年来研究表明，对于同一种发光材料或一种颜色发光器件，承担电子
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空穴传输的主体材料的不同会导致不同的器件发光效率与工作寿命。
[0017]金属铱化合物磷光材料一般以含有N原子的螯合均一配体与Ir形成铱络合物，或是使用1个或2个发射波长较短的含有N原子的螯合辅助配体，与2个或1个发射波长较长的含有N原子的螯合主要配体与贵重金属铱形成杂化(hybride或Heteroleptic dopants)络合物发光化合物。由于发射波长从高能量(或短波长)自然地向低能量(或长波长)传递效
应，在光激发或电激发条件下，杂化或杂配金属络合物材料最终显现出能量最低的主配体发光波长。
[0018]不同于绿光铱络合物Ir(ppy)3，对于红光发光材料，通常需要使用庞大的共轭性配体才能达到红移效果，D.H.Kim,et al,Adv.Mater.,2011,23,2721
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2726报道了目前典型的红色发光铱络合物大部分为含有喹啉或异喹啉与苯基的配合物，结构如下所示：
[0019][0020]根据取代基R及其位置，A类红色发光络合物处于橙红色(EL＝590
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615nm)，B类红色发光络合物处于红色(615
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625nm)，C类红色发光络合物处于深红色618
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636nm。以上红色发光具有高效发光效率，但发光光谱半高峰宽一般处于>50nm，而越来越提高的AMOLED显示屏颜色饱满要求是获得高效、窄发光光谱，从而达到显示颜色的饱满清亮。
[0021]CN106831884A公开了一种有机金属Ir络合物，其中红色发光金属Ir络合物为D，使用喹啉类发光配体。文献(X.J.Liao,et al，J.Mater.Chem.C.,2021,9,8226
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8232)披露了高效率绿光505nm铱络合物E，发射光谱半高峰宽为33nm，从而获得高效发光性能；调整咔唑N原子键接位置到Ir配位键对位苯环后，文献(C
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机金属铱络合物，其特征在于，所述有机金属铱络合物具有如下式I所示结构：其中，L1、L2各自独立地选自单键；m1、m2各自独立地选自0或1，且m1和m2不同时为1；R1、R2、R3各自独立地选自H、F、氰基、取代或未取代的C1
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C18烷基、取代或未取代的C1
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C18烷氧基、取代或未取代的C1
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C18含氟烷基、取代或未取代的C3
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C18环烷基、取代或未取代的C6
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C18芳基、取代或未取代的C2
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C18杂芳基中的任意一种；R4、R5各自独立地选自取代或未取代的C1
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C18烷基、取代或未取代的C1
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C18烷氧基、取代或未取代的C1
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C18含氟烷基、取代或未取代的C3
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C18环烷基、取代或未取代的C6
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C18芳基、取代或未取代的C2
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C18杂芳基中的任意一种；R6选自H、D、取代或未取代的C1
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C18烷基、取代或未取代的C3
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C18环烷基中的任意一种。2.根据权利要求1所述的有机金属络合物，其特征在于，所述取代的烷基、取代的烷氧基、取代的含氟烷基、取代的环烷基、取代的芳基、取代的杂芳基的取代基各自独立地选自氘、卤素、氰基、C1
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C10直链或支链烷基、C1
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C10直链或支链烷氧基、C6
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C18芳基或C2
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C18杂芳基中的任意一种；优选地，所述芳基选自苯基、联苯基、三联苯基、萘基、蒽基、菲基、9,9'
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二甲基芴基、9,9'
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二苯基芴基或螺二芴基中的任意一种；优选地，所述杂芳基选自1,3,4
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氧二唑、1,2,4
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三唑、噻吩基、呋喃基、噻唑基、咔唑基、三嗪基、吡啶基、嘧啶基、咪唑基、噁唑基、吡喃基、苯并咪唑基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、二苯并噻吩基、二苯并呋喃基、萘并咪唑基、萘并噁唑基、萘并噻唑基、菲并咪唑基、菲并噁唑基、菲并噻唑基、喹喔啉基、喹唑啉基、吲哚并咔唑基、吲哚并芴基、苯并噻吩并吡嗪基、苯并噻吩并嘧啶基、苯并呋喃并吡嗪基、苯并呋喃并嘧啶基、苯并呋喃并咔唑基、苯并噻吩并咔唑基、吲哚并吡嗪基、吲哚并嘧啶基、茚并吡嗪基或茚并嘧啶基中的任意一种。3.根据权利要求1或2所述的有机金属铱络合物，其特征在于，所述有机金属铱络合物具有如下式II
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式IV所示的结构：
其中，R1、R2、R3各自独立地选自H、F、氰基、未取代或D取代的C1
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C18烷基、未取代或D取代的C1
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【专利技术属性】
技术研发人员：李晓常，黄辉，殷正凯，张建新，
申请(专利权)人：江西冠能光电材料有限公司，
类型：发明
国别省市：