[发明专利]一种窄带隙给受体材料及其应用

说明书

技术领域

本发明属光电材料与应用技术领域，具体涉及一种有机光电功能材料，更具体地涉及一种窄带隙给受体材料及其制备方法与应用；该材料是以三并茚为核、以噻吩-苯噻唑衍生物为枝臂、咔唑基团封端的星型多取代化合物，可应用于有机电致发光器件、有机电存储器件、有机场效应晶体管或有机太阳能电池等多个领域。

背景技术

结构明确的π共轭有机分子材料由于其单分散性好、化学纯度高、可重现性强以及易于进行化学结构裁剪等突出优势，在有机光电子领域中受到广泛关注和研究。咔唑和噻吩是常见的p型给电子单元，苯并噻二唑是典型的n型受电子结构基元，常用于精准调控目标材料的HOMO或LOMO能级，并在有效调节材料能隙、设计开发窄带隙有机光电功能材料方面发挥了重要作用。

对于共轭结构光电功能材料而言，将分子设计成星型多臂结构不仅有助于抑制刚性分子链间的聚集，降低结晶倾向，提高材料的玻璃化转变温度。在星型多臂结构中还可以通过引入p型和n型结构基元有效调节材料的能级和带隙等，并实现载流子注入/传输平衡。

在前期工作的基础上，本发明设计合成了一种窄带隙给受体材料，其特征在于该材料以三并茚为核、以噻吩-苯噻唑衍生物为枝臂、咔唑基团封端的星型多取代化合物，其中三并茚单元是刚性平面结构，具有溶解性好，光、热稳定性高，易于化学修饰等优点；咔唑和噻吩是常见的p型给电子单元；苯噻唑是典型的n型受体单元。这类材料可以通过调节p、n基元的数量和含量可以有效调控多臂结构材料的带隙，获得了较窄的能隙结构和较宽的光谱吸收。同时这类材料还可以通过简易的溶液成膜方式制备有机电子薄膜器件，在实现稳定高效的有机薄膜光电器件如有机电致发光器件、有机电存储器件、有机场效应晶体管或有机太阳能电池等方面具有可观的应用前景。特别地，可以用于制作有机电致发光器件和有机电存储器件。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种窄带隙给受体材料及其应用，使发光材料的发光强度、发光效率、色纯度等得到大幅提升。可作为活性材料应用于有机电致发光器件、有机电存储、有机场效应晶体管或有机太阳能电池等方面，特别地，可以用于制作有机电致发光器件和有机电存储器件。

技术方案：本发明提出一种窄带隙给受体材料，是以三并茚为核、以噻吩-苯噻唑衍生物为枝臂、咔唑基团封端的星型多取代化合物，其通式结构如下式I所示：

通式I中，X为芳环结构，其具体如下列结构：

其中，R为C₁-C₁₂的烷基，C₁-C₁₂的烷氧基；N是氮原子，S是硫原子。

基于窄带隙给受体材料的应用，该材料应用于有机电致发光器件，器件结构为阳极/空穴注入层/发光层/电子传输层/电子注入层/阴极，其中窄带隙给受体材料作为发光层。

基于窄带隙给受体材料的应用，该材料应用于有机电存储器件，器件结构为为顶电极/功能存储层/玻璃基底，其中窄带隙给受体材料作为功能存储层。

有益效果：本发明提出的一种窄带隙给受体材料具有以下特点：（1）星型的分子结构，显著增加了目标材料的空间位阻效应，使得得到的刚性分子链之间的相互作用和堆积受到限制，同时降低了材料在固态时的淬灭作用，显著增强了目标材料的固态光发射性能；（2）调节p、n基元的数量和含量可以有效调控带隙，获得较窄的能隙结构和较宽的光谱吸收；（3）玻璃化温度高、能形成热稳定性高、均匀性好的无定型薄膜；（4）可以通过简易的溶液成膜方式制备薄膜器件。因此这类材料可以广泛应用于有机电致发光器件、有机电存储器件、有机场效应晶体管或有机太阳能电池等。

附图说明

图1为星型多臂结构材料在固态薄膜下的UV和PL曲线。

图2为器件A和B亮度-电压-电流密度曲线。

图3为器件A和B电流效率-电压曲线。

图4为Flash型电存储器件C的电流-电压曲线。

具体实施方式

本发明的窄带隙给受体材料，是以三并茚为核、以噻吩-苯噻唑衍生物为枝臂、咔唑基团封端的星型多取代化合物，其通式结构如下式I所示：

通式I中，X为芳环结构，其具体如下列结构：

其中，R为C₁-C₁₂的烷基，C₁-C₁₂的烷氧基；N是氮原子，S是硫原子。