[发明专利]一种发光有机半导体骨架材料及其应用

说明书

本发明公开了一种发光有机半导体骨架材料及其应用，通过安排N，O，S等杂原子于芳香稠环的同一端诱导分子产生静态偶极矩，通过分子间氢键、偶极‑偶极相互作用等分子间作用力调控分子聚集态堆积微结构，材料的发光性能以及材料的发光颜色和载流子传输性能，具有优异的聚集态发光性能。

技术领域

本发明属于发光有机半导体材料技术领域，具体涉及一种发光有机半导体骨架材料及其应用。

背景技术

以有机共轭分子为核心的有机电子学是当前重要的国际前沿研究领域，催生的有机光电子产业已成为推动国际经济发展的重要支撑点，也是我们国家重点支持的战略新兴产业之一。有机发光晶体管(Organic light-emitting transistor,OLETs)由于结合了OLEDs的发光功能和OTFTs的开关功能，未来在取代主动矩阵驱动OLEDs(AMOLED)的显示技术，微纳米尺度的集成光源，光通讯，有机电泵浦激光等领域具有重要应用前景，成为有机电子元器件领域的新宠。发展既具有良好电荷传输性能，又具有优秀聚集态发光效率的多功能有机半导体材料是推动上述电子元器件走向产业化的基础。

从载流子传输角度考虑，有机活性层由单一组分材料构成有利于分子紧密有序堆积。这样，OLETs用途有机半导体材料的基本要求是除在聚集态下拥有高载流子传输性能外还须具备高的固态荧光量子效率和双载流子传输特性等多种功能(为了后续方便，我们把这种多功能的有机半导体材料称为“发光有机半导体”)。这样的多功能材料也是实现有机电泵浦激光的核心基础，但是获得这样的多功能材料却面临着重大的挑战。有机半导体材料实现优秀的载流子传输特性要求有机分子在固态具有强的分子之间相互作用、紧密有序堆积，而有机发光材料要体现出优异的发光性能要求有机分子之间尽可能远离，彼此之间不能有强的相互作用，分子相互靠近存在着众所周知的聚集态诱导的发光猝灭。正因如此，绝大多数在OTFTs领域具有高载流子迁移率的有机半导体在固态下具有非常微弱的发光性能。与之相反，在OLEDs领域具有优异发光性能的材料由于在聚集态缺乏紧密有序的堆积而表现出低的载流子迁移率，并伴随着严重的聚集诱导的发光猝灭。发光有机半导体材料研究面临着一对矛盾，即提高载流子迁移率时会牺牲荧光量子效率，反之，提高荧光量子效率时会牺牲载流子迁移率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种发光有机半导体骨架材料及其应用，聚集态具有高的发光效率和良好的电荷传输性能，以及优异的热稳定性。

本发明采用以下技术方案：

一种发光有机半导体骨架材料，在聚焦诱导发光材料的稠环体系中同时引入多个N，O，S杂原子对线性芳香稠环的一端进行杂化取代，诱使分子产生静态偶极矩，选择性强化近邻分子间的C-H…π作用、氢键作用和局域偶极-偶极相互作用推动邻近分子的π平面错开，弱化邻近分子间的π-π作用，使微观聚集态分子紧密堆积形成发光有机半导体骨架材料，核心构筑骨架为呋喃苯并喹喔啉或者噻吩并喹喔啉，构筑的分子中含有呋喃[2,3-b]喹喔啉或者噻吩[2,3-b]喹喔啉核心骨架。

更进一步的，本发明的特点还在于：发光有机半导体骨架材料的结构通式(I)如下：

其中，n为1、2或3；X，Y，Z代表杂原子；R₁为H，-F，-CN，具有0到30个碳原子取代的烷基，具有0到30个碳原子取代的烷氧基，具有0到30个碳原子取代的巯基或者具有0到30个碳原子取代的胺基，及其组合所组成的族群；Ar为芳香环。

其中，当X＝Y＝N，Z为O时，实施结构如下：

更进一步的，本发明的特点还在于：发光有机半导体骨架材料的结构通式(II)如下：