基本信息
- 项目名称：
- 一种高效电致磷光主体材料及其低电压驱动高效蓝光/白光有机发光二极管
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本工作提出了一种获得高效蓝光、白光磷光主体材料的有效策略——短轴修饰型分子结构。通过在生色团（二苯并呋喃）的对称短轴方向上引入膦氧（二苯基膦氧）基团获得一种结构简单的二苯并呋喃基高能隙蓝光/白光芳香膦氧主体材料，其有机电致磷光蓝光/白光发光二极管实现了目前文献报道最低的驱动电压和最稳定的发光效率。器件的整体性能已基本达到实用化要求，完全能够应用于便携式显示终端和照明设备。
- 详细介绍：
- 本作品提出了一种获得高效蓝光、白光磷光主体材料的有效策略，即在生色团的对称短轴方向上引入芳香膦氧（P=O）基团。根据此策略，在二苯并呋喃的4位取代二苯基膦氧基团合成了一种结构简单新颖的高能隙二苯并呋喃基主体材料（o-DBFPPO）。这种短轴取代的策略有效地抑制了P=O基团对生色团三线态能级的影响，使二苯并呋喃的高三线态能级得以保持，材料的三线态能级高达3.15 eV。同时，短轴方...(查看更多)
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 如何设计综合性能优良的蓝光磷光器件,特别是蓝光磷光主体材料是电致磷光显示和照明器件真正走向应用的关键环节和瓶颈课题。三重态激发态能级和载流子注入/传输是电致磷光蓝光主体材料性能的两个决定因素，也是一对主要矛盾。膦氧基团能够打断共轭保持生色团较高的三线态能级，同时有效极化分子，提高电子注入能力。而对称短轴上的修饰可使膦氧更充分地发挥这两方面的优势。从而获得双极特性和高三重态激发态能级兼备的主体材料。
科学性、先进性及独特之处
- 提出了一种生色团对称短轴修饰策略，即在二苯并呋喃的对称短轴上引入二苯基膦氧基团，获得一种结构简单的二苯并呋喃基高能隙蓝光/白光芳香膦氧主体材料。这种独特的分子设计策略可有效地抑制P=O基团对生色团三线态能级的影响，保持分子高三线态能级。且更有利于其充分地发挥极化作用，使整个材料的电子注入/传输能力得到更大的提高。使用该主体材料制备的蓝光/白光器件都实现了目前已报道最低的驱动电压和最稳定的发光效率。
应用价值和现实意义
- 本工作提供了一种获得高能隙高效主体分子的有效策略，揭示了对称短轴修饰的优点，为人们今后开展相关领域的研究提供了有价值的理论参考和实验支持。以本工作材料制备的器件获得了目前已报道最低的驱动电压和最稳定的发光效率（以锂电池（4.5V左右）驱动即可获得荧光灯管10倍的亮度），整体性能已基本达到实用化水平，完全能够胜任便携式显示终端和照明设备，对实现可商业化的低压高效电致蓝光/白光器件具有非常重要的意义。
学术论文摘要
- 获得高三重态激发态能级和良好载流子传输性能兼备的主体材料是提高电致磷光蓝光器件性能的关键途径之一。本文通过一种二苯并呋喃基主体材料（o-DBFPPO）证明了一种获得高效蓝光、白光磷光主体材料的有效策略——短轴修饰策略，即在生色团的对称短轴方向上引入芳香膦氧基团。这种策略有效地抑制了P=O基团对生色团三线态能级的影响，使二苯并呋喃的高三线态能级得以保持，材料的三线态能级高达3.15...(查看更多)
获奖情况
- John Wiley出版社出版 1. A Single Phosphine Oxide Host for High-Efficiency White Organic Light-Emitting Diodes with Extremely Low Operating Voltages and Reduced Efficiency Roll-Off， 2011年1月25日，被《Adva...(查看更多)
鉴定结果
- 本工作的设计思想新颖，工作细致，结论明确可信。特别是提出了一种独特的分子设计策略，并通过优异器件性能加以证明。不仅获得了国际领先水平的器件性能，而且为高能隙高效主体材料的设计提供了重要的理论指引。
参考文献
- 1) P. A. Vecchi, A. B. Padmaperuma, H. Qiao, L. S. Sapochak, P. E. Burrows, Org. Lett. 2006, 8, 4211-4214. 2) F.-M. Hsu, C.-H. Chien, P. -I. Shih, C. -F. Shu, Chem. Mater. 2009, 21, 1017-1022...(查看更多)
同类课题研究水平概述
- 高能隙主体材料的研究主要集中于咔唑衍生物、硅烷/甲烷衍生物和芳香膦氧化合物三类材料。咔唑本身较低的三线态能级（3.0 eV）极大地限制了多功能化修饰和复杂分子结构设计。因此，纯粹的咔唑类蓝光主体材料在性能上已很难再有大的突破。硅烷/甲烷类衍生物通过饱和键打断共轭使分子获得了较高的三线态能级。但是，用以打断的Si、C原子不具备好的电活性，导致材料的载流子注入/传输性能降低，器件的启...(查看更多)
