分子内扭转电荷转移三重态电致发光材料及器件制造技术

一种电致发光材料及利用该电致发光材料作为发光层的电致发光器件，该电致发光材料包括如式I所示的化合物：

Intramolecular Torsional Charge Transfer Triple Electroluminescent Materials and Devices

【技术实现步骤摘要】
分子内扭转电荷转移三重态电致发光材料及器件
本专利技术属于有机电致发光
具体涉及一种分子内扭转电荷转移三重态电致发光材料及采用这种电致发光材料制造的电致发光器件。
技术介绍
有机发光二极管(OLED)作为光源或显示面板在学术界或工业界的蓬勃发展，显示出其超越传统技术的巨大应用前景。目前流行的荧光OLED有一个固有的问题：四分之三的电能是由三重态激子耗散的。热激活延迟荧光(TADF)是有效利用三重态激子能量的一种方法。相反，通过单重态和三重态的双辐射通道是实现100％激子利用率的直接途径。然而，由于有机室温磷光(RTP)化合物的三重态辐射衰减速度非常慢，因此，在没有重金属增强的有效自旋轨道耦合的情况下，不能应用于有机电致发光器件中。
技术实现思路
为了改善现有技术的不足，本专利技术旨在提供一种能够同时有效利用单重激发态和三重激发态能量的电致发光材料及采用这种电致发光材料制造的电致发光器件，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术的实施例提供一种电致发光材料，其包括所述电致发光材料包括如式I所示的化合物：其中，R1、R2、R3、R4、R5各自独立地选自H、C1-C4的烷基或者卤素原子；R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13各自独立地选自H、C1-C4的烷基、卤素原子、或者咔唑基。根据本专利技术的一种实施方式，例如，所述电致发光材料包括9-苯甲酰-9H-咔唑(BCz)、9-(4-溴苯甲酰)-9H-咔唑(BrBCz)、9H-[3,9’-双咔唑]-9-基(苯基)甲酮(BDCz)中的至少一种，所述BCz、BrBCz、BDCz的化学式分别为：本专利技术的实施例提供一种电致发光器件，其包括阴极、阳极和所述阴极与所述阳极之间的发光层，所述发光层包括如式I所示的化合物：其中，R1、R2、R3、R4、R5各自独立地选自H、C1-C4的烷基或者卤素原子；R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13各自独立地选自H、C1-C4的烷基、卤素原子、或者咔唑基。根据本专利技术的一种实施方式，例如，所述发光层包括9-苯甲酰-9H-咔唑(BCz)、9-(4-溴苯甲酰)-9H-咔唑(BrBCz)、9H-[3,9’-双咔唑]-9-基(苯基)甲酮(BDCz)中的至少一种，所述BCz、BrBCz和BDCz的化学式分别为：根据本专利技术的一种实施方式，例如，所述电致发光器件还进一步包括位于所述阳极和所述发光层之间的空穴传输层、位于所述阴极和所述发光层之间的空穴阻挡层、位于所述阴极和所述空穴阻挡层之间的电子传输层。根据本专利技术的一种实施方式，例如，所述发光层厚度为10nm-30nm、所述空穴传输层厚度为30nm-50nm、所述空穴阻挡层厚度为5nm-15nm、所述电子传输层厚度为40nm-80nm。根据本专利技术的一种实施方式，例如，所述电子传输层、所述空穴阻挡层、所述发光层、所述空穴传输层的LUMO能级依次升高，所述空穴传输层、所述发光层、所述空穴阻挡层的HOMO能级依次降低。根据本专利技术的一种实施方式，例如，所述空穴传输层包括4,4’,4”-三(N-咔唑基)三苯胺(4,4’,4”-tri(N-carbazolyl)triphenylamine)(TAPC)、所述空穴阻挡层包括双(2-(二苯基膦基)苯基)醚氧化物(bis(2-(diphenylphosphino)phenyl)etheroxide)(DPEPO)、所述电子传输层包括1,3,5-三(2-N-苯并咪唑)苯(1,3,5-tris(2-N-phenylbenzimidazolyl)benzene)(TPBi)。根据本专利技术的一种实施方式，例如，所述发光层厚度为20nm、所述空穴传输层厚度为40nm、所述空穴阻挡层厚度为10nm、所述电子传输层厚度为60nm。采用这样设计的电致发光器件能够获得最高的最大外量子效率(EQEmax)。根据本专利技术的一种实施方式，例如，所述发光层厚度为20nm、所述空穴传输层厚度为40nm、所述空穴阻挡层厚度为10nm、所述电子传输层厚度为50nm。采用这样设计的电致发光器件能够获得最高的发光亮度。根据本专利技术的一种实施方式，例如，所述阳极为ITO/MoO3，所述阴极为LiF/Al。根据本专利技术的一种实施方式，例如，所述MoO3通过真空蒸镀在ITO上的，厚度为2nm；所述LiF通过真空蒸镀在Al上，厚度为1nm。根据本专利技术的一种实施方式，例如，所述发光层由9H-[3,9’-双咔唑]-9-基(苯基)甲酮(BDCz)组成。本专利技术的有益效果是：采用本专利技术的电致发光材料为发光层材料，制造OLED器件，能够实现理论最大100％的内量子效率，因为在这样的OLED器件中，通过1TICT和3TICT跃迁发光，可以有效地收获单重态激子和三重态激子，从而有效地提高了电致发光器件的发光亮度和外量子效率，获得性能优异的电致发光器件。附图说明图1是BCz和BrBCz在稀溶液状态下的光谱，其中1为紫外-可见吸收光谱、2为激发光谱，3为发射光谱。图2是BCz和BrBCz在正己烷溶液中、340nm波长激发下、空气气氛和氩气气氛中的寿命衰减曲线的对比。图3左图是PMMA薄膜中5wt％BCz的稳定PL光谱(左上)和5wt％PMMA薄膜中BCz的衰变相关光谱(左下)；右图是PMMA薄膜中5wt％BrBCz的稳定PL光谱(右上)和PMMA薄膜中5wt％BrBCz的衰变相关光谱(右下)。图4是聚合物薄膜中和溶液中TICT行为差异的图解说明。图5左图是pBCz和BCz-DMe两种模型化合物的化学结构；右图是在330nm激发下、在室温下除去空气后、PMMA薄膜中1wt％的pBCz和BCz-DMe的PL光谱。图6是BCz、BrBCz和BCz-DMe在CD2Cl2中的1H-NMR图谱，其中将δ9.2-5.8ppm化学位移区的共振峰强度进行了归一化。图7是100μMBCz在2-MeTHF溶剂中的稳态PL光谱，测试温度从295K降低到77K。图8是100μMBCz在2-MeTHF溶剂中的发光寿命，测试温度从295K降至160K，并绘制了1TICT荧光和3TICT磷光强度之比随温度的变化曲线。图9是在2-MeTHF溶剂中，BCz和BrBCz的旋转松弛时间(τrot)与粘度温度比(η/T)的作图。图10是BCz和BrBCz在CHCl3(5mM)中的瞬态吸收光谱。图11是BCz-DMe在CHCl3(5mM)中的瞬态吸收光谱。图12是通入氮气前后，BCz和BrBCz在420nm,720nm发射处的寿命衰减曲线以及在550nm瞬态吸收处的寿命衰减曲线。图13是BDCz的结构式(左)及电致发光器件结构(右)。图14是纯BDCz膜的紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、归一化的激发光谱和光致发光光谱(PL)；其中电致发光光谱(EL)是在100cdm-2测得的；磷光光谱(PL)是在低温77K下1wt％PMMA薄膜中测得的。图15是优化的OLED器件的电流密度(J)–电压(V)–发光亮度(L)曲线。图16是优化的OLED器件的功率效率(PE)-发光亮度(L)-外量子效率(EQE)曲线。图17是实施例5的OLED器件结构中部分材料的化学结构式。图18是实施例5的OLED器件结构中材料的能级图，下侧为HOMO能级、上侧为LUMO能级。具体实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电致发光材料，其特征在于，所述电致发光材料包括如式I所示的化合物：

【技术特征摘要】
1.一种电致发光材料，其特征在于，所述电致发光材料包括如式I所示的化合物：其中，R1、R2、R3、R4、R5各自独立地选自H、C1-C4的烷基或者卤素原子；R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13各自独立地选自H、C1-C4的烷基、卤素原子、或者咔唑基；优选地，所述电致发光材料包括9-苯甲酰-9H-咔唑(BCz)、9-(4-溴苯甲酰)-9H-咔唑(BrBCz)、9H-[3,9’-双咔唑]-9-基(苯基)甲酮(BDCz)中的至少一种，所述BCz、BrBCz和BDCz的化学式分别为：2.一种电致发光器件，其包括阴极、阳极和所述阴极与所述阳极之间的发光层，其特征在于，所述发光层包括如式I所示的化合物：其中，R1、R2、R3、R4、R5各自独立地选自H、C1-C4的烷基或者卤素原子；R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13各自独立地选自H、C1-C4的烷基、卤素原子、或者咔唑基；优选地，所述发光层包括9-苯甲酰-9H-咔唑(BCz)、9-(4-溴苯甲酰)-9H-咔唑(BrBCz)、9H-[3,9’-双咔唑]-9-基(苯基)甲酮(BDCz)中的至少一种，所述BCz、BrBCz和BDCz的化学式分别为：3.根据权利要求2所述的电致发光器件，其特征在于，所述电致发光器件还进一步包括位于所述阳极和所述发光层之间的空穴传输层、位于所述阴极和所述发光层之间的空穴阻挡层、位于所述阴极和所述空穴阻挡层之间的电子传输层。4.根据权利要求3所述的电致发光器件，其特征在于，所述发光层厚度为10nm-30nm、所述空穴传输层厚度为30nm-50nm、所述空穴阻挡层厚度为5nm-15nm、所述电子传输层厚度为40nm-80nm。5.权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志伟，柳杨，卞祖强，黄春辉，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京,11