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    基于几个新型铱(Ⅲ)配合物的低效率滚降OLED器件研究

    张琳  
    【摘要】:有机电致发光器件(OLED)由于具有自发光、使用有机材料等特点,在轻薄性、响应速度、成像效率和可柔性显示等方面性能凸显,市场渗透率逐年增长。发光材料是OLED的关键,其中磷光铱(III)配合物凭借效率高、结构易修饰、颜色可调节等优势,在众多发光材料中脱颖而出。但是在载流子传输不平衡、激子局部浓度过高等因素影响下,OLED器件普遍面临着效率滚降严重的问题。针对这一问题,本文从辅助配体的结构入手,设计合成了几个具有良好电子迁移率的铱(III)配合物,并对其光电性能进行了细致的研究,相应的器件均表现出了良好的性能和较低的效率滚降。1.选用2-吡啶磺酸(Py SO_3)作为辅助配体,不同位置三氟甲基取代的2-苯基吡啶作为主配体,合成了两个绿光配合物Ir1和Ir2,主发射峰分别位于496和504 nm,并均具有良好的热稳定性和较短的磷光寿命。辅助配体Py SO_3的强吸电子性和S=O不饱和键的特殊结构,明显降低了Ir1和Ir2的LUMO能级,并提升了配合物的电子迁移率,赋予了配合物良好的电子注入/传输(EI/ET)能力,有助于维系器件内部的电荷平衡、减缓激子猝灭,最终达到抑制效率滚降的效果。采用双发光层的器件展示出了非常不错的性能,其中以Ir1为发光材料的器件D1最大亮度(L_(max))、最大电流效率(η_(c,max))和最大外量子效率(EQE_(max))分别可达44885 cd m~(-2)、69.7 cd A~(-1)和21.7%,在10000 cd m~(-2)的高亮度下,EQE仍可维持在20.5%,效率滚降比例仅为5.5%。以Ir2为发光材料的器件D2性能在各方面都有所提升,L_(max)高达92297 cd m~(-2),η_(c,max)和EQE_(max)分别为91.4 cd A~(-1)和25.5%,在10000 cd m~(-2)的高亮度下,EQE保持在24.5%,效率滚降比例低至3.2%,即使亮度提升至20000 cd m~(-2),效率滚降比例也仅为9.5%。由此可见,Py SO_3不仅具有结构简单、易于合成的优点,作为辅助配体时在提升配合物EI/ET能力等方面也具有独特的优势,为开发高性能、低滚降的OLED器件提供了一种新思路。2.选用二(二苯基硫代膦酰)亚胺(Stpip)作为辅助配体,2-(2,4-二氟苯基)吡啶(dfppy)及2-(2,4-二氟苯基)嘧啶(dfppm)作为主配体,合成了两种天蓝光配合物(dfppy)_2Ir(Stpip)与(dfppm)_2Ir(Stpip)。Stpip与我们课题组报道的二(二苯基膦酰)亚胺(tpip)相比,硫原子的引入增强了辅助配体与铱金属中心的配位能力,温和化合成条件,提升了配合物产率和升华率;硫原子也改变了配合物能级电子云的分布,促使配合物发光蓝移;同时Stpip具有较大的空间位阻,富含氮、氧杂原子和不饱和键,可有效抑制分子堆积、提升材料的电子迁移率并改善器件性能。因此,以(dfppy)_2Ir(Stpip)为发光中心制备的器件的L_(max)、η_(c,max)和EQE_(max)分别可达11182 cd m~(-2)、21.5 cd A~(-1)和12.7%,在1000 cd m~(-2)亮度下,EQE可保持为12.6%。由于嘧啶环具有更好的电子接受能力和更强的金属-配体中心电荷转移(MLCT)跃迁,(dfppm)_2Ir(Stpip)不仅具有更高的内量子产率,器件性能也得到了较大的提升,L_(max)、η_(c,max)、EQE_(max)和η_(p,max)分别可达16592 cd m~(-2)、34.7cd A~(-1)、19.4%和24.6 lm W~(-1),当亮度为1000 cd m~(-2)时,EQE仍然维持在19.2%,效率滚降比例仅为1.0%。Stpip作为辅助配体时,蓝光器件的性能得到了提升,效率滚降受到了一定程度的抑制,为缓解蓝光器件的效率滚降问题提供了一种可行的策略。


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