[发明专利]氰基喹喔啉类红光热激发延迟荧光材料、合成方法及其应用

说明书

本发明提供了一种氰基喹喔啉类红光热激发延迟荧光材料。本发明通过设计分子结构，以芳香胺类基团或芳香膦氧类基团修饰分子，提升其载流子的传输能力，抑制分子间相互作用，在不影响材料发射波长的前提下，对材料的分子构型和电学性能等进行调节，制备出高效的红光TADF材料，由此得到了综合性能优良的电致红光器件。

技术领域

本发明属于电致发光材料技术领域，具体涉及一种基于二氰基喹喔啉类化合物的热激发延迟荧光材料。

背景技术

有机电致发光二极管(Organic Light Emitting Diodes,OLEDs)具有超轻超薄、柔性可挠曲、响应速度快以及节能环保等突出优点而备受青睐，已经成为新一代平板显示技术和照明领域中的佼佼者。传统的第一代有机电致发光材料为荧光材料，因其仅利用单重态激子发光，故理论上内量子效率只能达到25％。基于重金属配合物的磷光材料可同时利用单重态和三重态激子发光而实现100％的内量子效率，成为第二代电致发光材料；然而金属配合物昂贵的成本和环境污染仍然是无法回避的问题。

近几年，热激发延迟荧光(Thermally Activated Delayed Fluorescence,TADF)材料的出现为研究者们提供了新的设计思路。TADF材料的特点为在热辅助作用下三重态激子可以通过反向系间窜越转化为可辐射跃迁的单重态激子，从而实现同时利用单重态和三重态激子发光，达到100％的内量子效率。因此，TADF材料既可以从根本上提高发光效率，又可以避免使用造价昂贵的重金属，已经成为第三代有机电致发光材料。TADF材料一般基于给体-受体结构设计，目前蓝、绿和黄光材料的发展较为迅速。

大多数的TADF发光分子为纯有机给(D)-受体(A)结构。利用D-A间强的分子内电荷转移作用减小单-三重态劈裂能，实现高效的反向系间窜越(RISC)，从而利用三重态激子发光。因此，与荧光和磷光技术相比，TADF技术在100％激子利用率、低成本、环保和可持续性等方面具有突出的优势。然而，这些D-A型分子的极性大、分子间相互作用强，从而导致了严重的三重态碰撞猝灭效应，如单重态-三重态(STA)、三重态-三重态湮灭(TTA)。显然，由于使用TADF分子的纯膜作为发光层，非掺杂TADF器件在抑制三重态猝灭方面对发光分子本身提出了更高的要求。尽管面临严峻的挑战，器件结构的简化能够进一步释放TADF器件在大规模制备上的巨大潜力。

最近的研究表明非掺杂蓝光和绿光TADF器件中三重态猝灭可以得到有效控制。然而，红光TADF分子的发光效率对掺杂浓度极为敏感。采用非掺杂发光层结构甚至导致了多达80％的效率损失。除了分子自身的极性更大外，红光和近红外TADF分子的能隙仅为1.5-2eV，因此，其自身存在更为严重的非辐射跃迁过程。目前，很少有非掺杂红光TADF器件的外量子效率(EQE)能够超过10％。因此，红光TADF分子本身的光电性质是制约非掺杂红光TADF器件的性能提升的关键瓶颈。

基于红光TADF材料的特点及需求，我们提出了构建高效红光TADF分子的四个必要条件：(1)具有合理的分子堆积及分子间相互作用以兼顾传输电荷和抑制猝灭；(2)辐射过程对非辐射过程具有绝对优势，以获得高的发光效率；(3)RISC效率接近100％，以获得延迟荧光的热力学优势；(4)快速的电荷复合和激子辐射以避免激子累积导致的猝灭。

为了实现红光TADF材料，通常需要进一步增强给体和受体之间的相互作用，而较强的相互作用往往容易使材料的极性增大，分子间相互作用增强，从而导致严重的浓度猝灭。因此如何获得高效的红光TADF材料，开发一类满足以上要求的发光材料是较难攻克的科学问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人利用分子设计，提供了一种氰基喹喔啉类的红光热激发延迟荧光材料。该材料是一类带有芳香胺类基团、芳香膦氧类基团修饰的氰基喹喔啉类化合物，通过引入芳香胺类基团和芳香膦氧类基团，能够提升载流子的传输能力，利用芳香膦氧类基团的位阻效应减弱分子间相互作用，从而削弱猝灭效应，同时，利用膦氧基团阻断共轭延伸，保证材料的发射波长，从而得到一类稳定的红光热激发延迟荧光材料，完成本发明。