苯基磷氧衍生物在蓝光有机电致发光器件中的应用

发布时间：2020-03-05 14:33

【摘要】：苯基磷氧不仅具有宽的带隙、高的三线态能级、优异的热稳定性、良好的溶解性和吸电子能力,而且具有很好的化学可修饰性,通过引入不同的功能单元,可有效地调节材料的载流子注入与传输,因此苯基磷氧衍生物在有机光电材料领域得到了广泛研究并展现出良好的应用前景,近年来苯基磷氧衍生物的合成及应用成为蓝光有机发光二极管研究的热点之一。根据苯基磷氧衍生物在蓝光有机二极管中的作用不同,综述苯基磷氧衍生物作为蓝光主体材料、电子传输材料、发光材料的研究现状,对其分子结构设计与合成、热学性质、光物理性质、电化学性质及器件性能等方面作了详细归纳总结,展望了苯基磷氧衍生物的应用前景和未来研究方向。
【图文】：

冉嫌诼坦夂秃旃戸LED器件，，蓝光器件在效率、稳定性以及色纯度等方面仍需提高。由于蓝光材料宽的禁带宽度，导致材料的载流子注入与传输困难，因此为了构建高效的蓝光器件，必须保证材料具有宽的禁带宽度的同时具有高效的载流子注入与传输能力。苯基磷氧(PO)具有宽的带隙、高的三线态能级、优异的热稳定性、良好的溶解性和吸电子能力，同时，PO具有优异的化学可修饰性，因此其不仅可以作为核连接不同的功能基团，而且也可以作为修饰基团与不同的功能基团相连接，从而构建具有优异载流子传输性质的苯基磷氧衍生物(PPOs)(图1)，使其在蓝光器件中受到了广泛的研究关注［4－7］。本文从PPOs的设计、合成出发，围绕PPOs作为蓝光主体材料、电子传输材料以及发光材料，对PPOs的设计、性能和器件应用等方面取得的研究进展进行了综述，并对PPOs的应用前景和发展趋势进行了探讨。图1苯基磷氧衍生物的分子结构［4－7］Fig.1Molecularstructuresofphenylphosphineoxidederiva-tives［4－7］2基于PPOs的主体材料2.1咔唑基磷氧主体材料咔唑由于具有较好的稳定性、优异的空穴传输能力以及高的三线态能级，因此通常将其与电子传输型的PO相连来设计，合成双极性的主体材料(图2)。Bur-rows等［8］将9－苯基咔唑与PO单元相连构建了蓝光主体材料1，其三线态能级(ET)为3.1eV、最高占有轨道(HOMO)和最低未占有轨道(LUMO)为－5.7和－2.1eV;以其作为主体材料、FIrpic作为客体材料的磷光器件最大外量子效率(EQE)为9.1%。Lee等［9－14］以9－苯基咔唑为核，通过改变PO基团的取代位点，构建了一系列高性能蓝光主体材料(2－8)。这些材料都具有高的ET(2.80～3.1eV)、合适的HOMO和LUMO、良好的热稳定性(Tg:74～140℃);以5作为

为主体材料、FIrpic作为客体材料的器件最大EQE为27.5%，CE为49.4cd/A，即使在亮度为10000cd/m2时，EQE和CE仍然具有23.0%和41.2cd/A的高效率。随后，该课题组又报道了两个类似的主体材料27－28［31］，这两个主体材料的ET分别为3.04和2.97eV、Tg为159和199℃、HOMO分别为－5.56和－5.43eV、LUMO分别为－2.21和－2.19eV;将FIrpic作为客体材料掺杂在主体材料28的旋涂器件最大EQE为13.6%，CE为26.5cd/A。2.2芴基磷氧主体材料Padmaperuma等［32］以芴为核，在其2位和7位修饰了PO，构建了主体材料29(图3)，其ET为2.72eV、Tg为105℃;以29作为主体材料、FIrpic作为客体材料的蓝光器件的最大EQE为8.1%，PE为25.1lm/W。图3基于PPOs的主体材料29－43［32－46］Fig.3HostmaterialsbasedonPPOs29－43［32－46］Shu等在29中芴的9位引入空穴传输性的三苯胺［33］和苯基咔唑［34］构建了主体材料30和31，这两个材料ET均为2.75eV、Tg分别为129和147℃、HOMO分别为－5.26和－5.86eV、LUMO分别为－2.40和－2.76eV;以30和31作为主体材料的蓝光器件最大EQE分别为20.6%和14.8%;以30作为主体材料的红光和白光器件最大EQE分别为19.9和18.4%［35］。Xu等［36］在芴的9位引入PO，设计合成了主体材料32和33。这两个材料ET均为2.99eV、Tg分别为97和142℃;将FIrpic掺杂在主体材料32和33的器件最大CE分别为14.5和14.6cd/A。由于两个主体材料的电子传输能力远大于他们的空穴传输能力，导致了发光层激子复合较少，因此器件效率较低。为了改善传输性质，该课题组提出了一种新型的主体材料设计理念———三元体系，构建了主体材料34－36［37］。这3个材料的ET均为3.01eV、Tg分别为11

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