一类含三氮唑的蒽基蓝光有机半导体材料及其制备方法与应用技术

技术编号:36301605 阅读:14 留言:0更新日期:2023-01-13 10:17
本发明专利技术公开了一类含三氮唑的蒽基蓝光有机半导体材料及其制备方法与应用。本发明专利技术的含三氮唑的蒽基蓝光有机半导体材料的化学结构式如下所示:;其中,R1为给电子基团,吸电子基团或中性基团;Ar1与Ar2为调控基团。本发明专利技术的含三氮唑的蒽基蓝光有机半导体材料可作为发光层使用,兼具高效激子利用率和载流子平衡特性,从而得到光电性能优异、结构简单的深蓝/蓝光有机电致发光器件,最终实现在有机电致发光领域有广泛的应用。用。用。

【技术实现步骤摘要】
一类含三氮唑的蒽基蓝光有机半导体材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于有机光电材料
,具体涉及一类含三氮唑的蒽基蓝光有机半导体材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode, OLED),现如今已广泛地进入商业化应用,并在显示和照明领域大放异彩。OLED的器件机理可以被简单的描述为分别从阴极和阳极注入电子和空穴,在电压驱动下经过传输层迁徙最终在发光层实现复合发光。因此,有机发光层材料和器件结构在OLED的发展中扮演着至关重要的角色。
[0003]就材料本身而言,目前,在商业化应用的三原色材料中,红光和绿光材料基本以磷光材料为主。在该两个光色中,磷光材料已具备优异的电致发光效率和较好的器件稳定性,但由于磷光材料含有键能较弱的重金属

有机配位键,在高禁带的蓝光领域还面临着一些器件稳定性的瓶颈。因此,纯有机材料在实现高性能深蓝光方面被寄予厚望。然而,根据自旋统计理论的限制,普通荧光材料的激子理论上限较低,在效率上还陷入困境。令人鼓舞的是,作为一个优秀的蓝色发射体和三重态三重态湮灭(TTA)机制的典型组成部分,蒽在解决纯有机材料体系中激子利用效率和深蓝色发射的平衡问题方面具有巨大的潜力。TTA机制的本质是两个独立的三重态激子相互碰撞的过程,它们将首先形成自旋相关的TT对。然后,为了保持自旋守恒,三个通道(单重态、三重态和五重态通道)可能随后发生。如果能级能满足Q1,T2>2T1>S1的条件,这将显著改善TTA过程中产生单态激子的通道。理论上,激子的最大利用率可达62.5%。然而,报道的具有深蓝色发射的蒽和芘衍生物尚未满足上述能级要求(实际能级为Q1>2T1>T2)。因此,具有深蓝色发射的TTA通道主导的蒽衍生物的激子利用率通常限制在40%左右,这限制了激子利用的进一步提高(R. Ieuji, K. Goushi, C. Adachi, Nat. Commun. 2019, 10, 5283; H. Lim, S.

J. Woo, Y. H. Ha, Y.

H. Kim, J.

J. Kim, Adv. Mater. 2022, 34, 2100161;)。
[0004]随后,随着热激活延迟荧光(TADF)材料的迅速出现,一系列基于逆系统间交叉(RISC)过程的材料体系受到了关注。特别地,基于快速高能级反系间穿越(hRISC)过程的热激子材料在实现高性能深蓝光OLED方面占据很大优势。该机制主要利用来自高位三重态(T
n ≥ 2)的RISC通道的三重态激子转化为单重态激子。为了促进hRISC通道的激活,有必要抑制T
n

T1的内部转换(IC)过程和加速hRISC的速率。因此,根据能级设计原理,蒽也是“热激子”机制中十分有潜力的构筑基团。目前,一些研究也证实了蒽的T2态和S1态之间存在hRISC通道。尽管如此,如何进一步在蒽基骨架上通过合理的基团引入来激活热激子通道的例证,特别是对于深蓝光发射范畴而言,目前的报道甚少。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足,本专利技术的目的是提供一类含三氮唑的蒽基蓝光有机半
导体材料;本专利技术通过在蒽9号位引入具有良好电子传输能力的三氮唑基团为核心,通过对其合理修饰,获得具有高效深蓝光/蓝光发射材料。并通过高能级激发态性质的调控,实现了以热激子机制为主导的激子利用方式,突破荧光材料25%的激子利用率限制从而获得对激子利用率的进一步提升。该类材料兼具高固态发光效率和高的电激发激子利用率的特征,可制备出高效率、低程度效率滚降、非掺杂的深蓝/蓝光有机电致发光器件。
[0006]本专利技术另一目的在于提供上述含三氮唑的蒽基蓝光有机半导体材料的制备方法。本专利技术的方法工艺简单、原料易得、产率高。
[0007]本专利技术再一目的在于提供上述含三氮唑的蒽基蓝光有机半导体材料在有机电致发光领域中的应用,特别是在制备有机发光二极管的发光层中的应用。
[0008]本专利技术的目的至少通过如下技术方案之一实现。
[0009]本专利技术提供的一种含三氮唑的蒽基蓝光有机半导体材料,其化学结构式如下所示:;其中,R1为给电子基团,吸电子基团或中性基团;Ar1与Ar2为调控基团,可以相同,也可以不同。
[0010]优选的,R1为取代或未取代的芳基或杂芳基;Ar1与Ar2为取代或未取代的芳基或杂芳基。
[0011]进一步优选的,所述的R1为以下1

10结构中的一种:。
[0012]进一步优选的,所述的Ar1与Ar2为以下a

h结构中的一种:

[0013]本专利技术提供的一种上述含三氮唑的蒽基蓝光有机半导体材料的制备方法,包括如下步骤:(1)以4

溴苯甲醛、化合物1与化合物2为原料,通过两步反应进行关环得到化合物3;(2)然后通过9,10

二溴蒽与R1对应的硼酸化合物4进行单边取代的Suzuki反应,得到化合物5,并紧接着进行硼酸酯化反应得到化合物6;(3)最后,将硼酸酯化的化合物6与化合物3进行Suzuki反应,得到所述含三氮唑的蒽基蓝光有机半导体材料化合物7;。
[0014]优选的,步骤(1)所述4

溴苯甲醛、化合物1与化合物2的摩尔比为1 : 1 : 3

1: 1: 2。
[0015]优选的,步骤(2)所述9,10

二溴蒽与R1对应的硼酸或硼酸酯化合物4的摩尔比为1:1.5

1:1.2。
[0016]优选的,步骤(3)所述硼酸酯化的化合物6与化合物3的摩尔比为1: 1

1: 1.2。
[0017]优选的,步骤(1)所述两步反应的第一步反应温度为25

80℃,时间为2

8h;第二步反应温度为60

90℃,时间为4

24h。
[0018]优选的,步骤(2)所述Suzuki反应的温度为80

110℃,时间为4

24h;优选的,步骤(3)所述Suzuki反应的温度为80

110℃,时间为4

24h。
[0019]上述的含三氮唑的蒽基蓝光有机半导体材料在制备有机电致发光器件中的应用。
[0020]本专利技术选择蒽作为材料的构筑基元,其是一种具有特殊能级结构且高效的蓝光发射基团;同时,在其9号位引入带有良好电子传输能力的三氮唑基团,并得益于三氮唑的合成高效,便于修饰的特性,利于对整体分子骨架的高能级激发态性质进行调控,有利于开启高效热激子通道,从而实现三线态激子的利用。此外,通过不对称修饰在10号位引入给吸电子基团或具有较大位阻本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含三氮唑的蒽基蓝光有机半导体材料,其特征在于,化学结构式如下所示:;R1为给电子基团,吸电子基团或中性基团;Ar1与Ar2为功能调控基团。2.根据权利要求1所述的含三氮唑的蒽基蓝光有机半导体材料,其特征在于,所述的R1为以下1

10结构中的一种:。3.根据权利要求1所述的含三氮唑的蒽基蓝光有机半导体材料,其特征在于,所述的Ar1与Ar2为以下a

h结构中的一种:。4.权利要求1

3任一项所述的含三氮唑的蒽基蓝光有机半导体材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)以4

溴苯甲醛、化合物1与化合物2为原料,通过两步反应进行关环得到化合物3;
(2)然后通过9,10

二溴蒽与R1对应的硼酸化合物4进行单边取代的Suzuki反应,得到化合物5,并紧接着进行硼酸酯化反应得到化合物6;(3)最后,将硼酸酯化的化合物6与化合物3进行Suzuki反应,得到所述含三氮唑的蒽基蓝光有机半导体材料化合物7;。5.根据权利要求4所述的含三氮唑的蒽基蓝光有机半导体材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述4

溴苯甲醛、化合物1与化合物2的摩尔比为1 : 1 : 3

1:1:2。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员:唐本忠王志明李保玺娄敬丽秦安军赵祖金胡蓉蓉
申请(专利权)人:华南理工大学
类型:发明
国别省市:

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