[发明专利]一种铱金属配合物及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种以两个sp²杂化N原子上的孤对电子配位的中性杂芳环双齿配体作为第二配体的离子性铱金属配合物，这种离子性铱金属配合物可用作有机发光二极管中的掺杂磷光染料或用作电化学池发光器件中的发光层材料。

背景技术

有机电致发光器件(以下简称有机EL)由于具有超轻薄、全固化、自发光、响应速度快、温度特性好、可实现柔软显示等特性，在各种领域有着广泛的应用。

有机EL的研究始于二十世纪六十年代。1963年Pope等人(J.Chem.Phys.1963，38：2042～2043)研究了蒽单晶片(10～20μm)的蓝色电致发光，因蒽单晶发光层较厚和所使用的电极材料(银胶和氯化钠溶液)的制约，器件的发光启动电压高达400V，且效率和亮度均较低。然而，该发现开辟了发光科技的一个新领域。此后的二十多年间，有机EL的研究进展缓慢。直至1987年，美国柯达公司的C.W.Tang等(Appl.Phys.Lett.1987，51：913～915)才取得了具有里程碑意义的突破。他们采用双层结构以8-羟基喹啉铝(Alq3)作发光层、芳香二胺作空穴传输层、ITO作阳极、Mg∶Ag(10∶1)合金作阴极的双层器件，得到较高量子效率(1％)和发光效率(1.51m/W)：高亮度(＞1000cd/m2)和较低驱动电压(≤10V的器件。这一进展重新唤起了有机EL应用于全色平板显示器的希望，材料和器件的研究迅速成为研究的热点。1988年，Adchi等人[J.Appl.Phys.1988，27(2)：L269～L271]推出了多层夹心式结构，大大扩展了有机EL材料的选择范围。

尽管有机电致发光的研究进展非常迅速，但是仍然有很多问题急需解决，其中最主要的问题是器件的量子效率和稳定性达不到实用化的要求。对于有机电致发光器件来说，器件的发光量子效率是各种因素的综合反映，也是衡量器件品质的一个重要指标。通常器件的发光效率是用器件的外量子效率来表示的，它反映的是溢出器件的光子数与注入器件的载流子数之比。

理论上器件的外量子效率可以用如下公式来表示：

η_qe＝χΦ_Fη_rη_e

这里η_qe是器件的外量子效率，Φ_F是发光材料的电致发光效率，最大为1；η_r是发光层中激子形成的几率，最大为1；η_e是光子溢出器件的几率，最大为1；χ是具有不同多重态的激子所占的比例，根据自旋统计估算，对于单重态激子其比例为1/4，对于三重态激子其比例为3/4。从上述公式可以看出，提高器件的外量子效率的途径有：1)采用具有高电致发光效率的发光材料；2)提高激子形成的几率；3)提高光子溢出器件的几率；4)提高激子利用的几率。

在实际情况中，溢出器件的光子的几率最大为20％。对于荧光材料即单重态发光材料来说，它只能利用形成的单重态激子，因此利用单重态发光材料的有机电致发光器件的外量子效率最高为5％。对于磷光材料即三重态发光材料来说，它能利用形成的所有激子，因此利用三重态发光材料的有机电致发光器件的外量子效率理论上可以达到20％，是单重态发光材料的四倍，因此采用三重态发光材料可以大幅度提高有机电致发光器件的外量子效率。

最早的关于磷光材料用作有机电致发光二极管的研究是美国普林斯顿大学和南加州大学合作开展的。在1997年12月申请并于2001年10月公开的美国专利US6,303,238中首次提出采用磷光材料作为掺杂剂制备高效率的有机发光器件的思想，此份专利及普林斯顿大学的Forrest小组随后的文献报道中(M.A.Baldo，D.F.O’Brien，Y.You et al.Nature，1998，395，151)公开了以磷光材料八乙基卟啉铂(PtOEP)作为客体发光材料搀杂在Alq3中的有机电致发光的研究。随后，越来越多的用于有机发光二极管的磷光材料被开发出来来(Coordination Chemistry Reviews.2006，250：2093-2126)，它们绝大部分都是包含元素周期表过渡周期金属离子的配合物，特别是基于金属铱的配合物性能优异、最有应用前景。

经过近十年的发展，有机电致磷光器件已经全面实现了红、蓝、绿色发光。但在产品化进程中，仍有许多问题亟待解决，其中最大的问题就是高效、稳定及色纯度优异的蓝色磷光材料的开发和相应有机电致蓝色磷光器件的制备。