摘要
有机发光二极管(OLED)具有自发光，低功耗，高色彩质量，宽视角，超快响应，轻薄等优点，是未来显示和照明技术最具有竞争力的候选材料之一。其中热激活延迟荧光材料(TADF)作为新一代OLED材料的代表，因具有实现100％激子利用率的优点而备受关注。而提升TADF-OLED的白光及全彩显示依赖于高效的三基色发光材料的研发，其中高效橙红光TADF材料的研发尤其重要。并且橙红光TADF材料在生物成像，传感器和夜视等方面具有更为广泛的应用，使得开发高效橙红光TADF材料成为研究热点。 目前基于完善的TADF分子设计策略和高效主体材料的成功开发，蓝光和绿光TADF材料的研究进展迅速。但橙红光TADF材料的发展相对滞后，而提高橙红光TADF材料的性能需要解决一些关键性问题。例如，降低橙红光材料因能隙定律而产生的高非辐射跃迁损耗，提高振子强度以增强分子的光致发光效率(PLQY)和促进反向系间穿越(RISC)过程等。针对这些问题，本文从新型给受体的开发，分子结构设计，调控分子内作用等策略入手，开发了一系列基于喹喔啉衍生物受体的橙红光TADF材料。结合对该类材料的分子结构，激发态能级分布，光物理性质，器件性能等方面的深入研究，给出了构建高效橙红光TADF材料的一些有效策略，具体工作如下: (1)构建橙红光TADF材料需要采用具有给受电子能力较强的基团。鉴于此，在第二章中，我们采用具有较强给电子能力的5，10-二氢取代吩嗪为给体，喹喔啉衍生物为受体，合成了三种具有A-D-A型的橙红光TADF分子(QxPz,DMQxPz,DPQxPz)。其中二氢吩嗪α位置的四个氢原子对喹喔啉衍生物施加的空间斥力，使三种分子都表现出几乎垂直的A-D-A构型，这打破了分子前沿轨道(FMOs)的共轭进而获得了较小的△EST值。并且由于吩嗪和喹喔啉的刚性构型，使得非辐射损失被有效的抑制，它们都显示优异的TADF性能和电致发光效率。其中DMQxPz表现出85％的PLQY,基于此的掺杂橙红光OLED器件(575nm)表现出19.9％的最大外量子效率和高达31240cd/m2的最大亮度。揭示了5,10-二氢取代吩嗪具有构建高效橙红光TADF材料的潜力。 (2)基于大量研究揭示了三苯胺作为给体在构建高效橙红光TADF材料的优异性，以此为研究对象，探究了引入分子内作用对TADF材料发光性能的影响。第三章中，我们以三苯胺为给体，二苯基喹喔啉为受体，构建了两种同分异构TADF材料(pDTPA-DPQ和oDTPA-DPQ)，分别表现为邻位，对位连接方式的D-A-D型分子结构。其中对位给体连接的pDTPA-DPQ分子由于给受体之间的分子内作用，而表现出更为平面化的分子构型，形成的部分前沿轨道交叠增强了S0-S1的振子强度。并且分子内氢键的引入有效地抑制了其分子旋转和振动，降低了非辐射损耗。基于pDTPA-DPQ和oDTPA-DPQ的器件分别表现出黄光和绿光发射，最大效率分别为9.6％和8.3％，最大亮度分别为16480cd/m2和5781cd/m2。这揭示了通过构建分子内氢键作用来增强S0-S1振子强度以实现较大的PLQY是有效策略。 (3)设计高效橙红光TADF材料的关键在于降低非辐射跃迁损耗，提高辐射跃迁速率，以及平衡PLQYs和RISC过程之间的内在矛盾关系。基于前两章的研究结果，第四章中，我们通过构建强分子内氢键作用，设计了两种高性能的橙红光TADF分子(TPA-PT和DMAC-PT)。该策略不仅可以通过抑制非辐射跃迁损耗和增强辐射跃迁速率来保证较高的发光效率，还可以产生中间三重激发态来增强与S1态之间的自旋耦合，因此尽管两种分子具有较大的△EST，但依然能形成有效的RISC过程。基于此，TPA-PT和DMAC-PT分别表现出94％和87％的PLQY,基于TPA-PT的器件最大效率为26.2％,起亮电压仅为2.6eV。该研究表明引入分子内氢键是设计高效橙红光TADF材料的可行策略。
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