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作者：

曹锦珠

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摘要：

有机电致发光材料是有机光电子学和光电信息功能材料领域研究的热点之一。(聚)芴类材料,具有较高的光稳定性、荧光量子产率和空穴迁移率,因而可作为一类良好的蓝光发射材料,其衍生物一直是有机电致发光(OLED)领域研究的热点;但是在535nm有绿光发射,而且有荧光自猝灭现象,原因是基态、激发态分子之间的相互作用而形成激基缔合物或9位碳原子被氧化成芴酮,从而导致其光谱稳定性下降、器件寿命较低。在芴π共轭体系中引入杂原子或增加芳环共轭单元是一种有效调节芴类材料光电性能缺陷的手段;杂原子的σ*或d轨道与环戊二烯π共轭体系间的特定相互作用可以改变材料的电子结构,同时又具有很好的可修饰性,对杂芴不同位点的修饰,将导致分子有效共轭长度、分子构型、分子轨道能量、分子晶体结构产生较大差异;如1,8位修饰杂芴,由于其特殊的取代方式形成了特殊的空间位阻、扭曲结构,分子内扭转张力有效降低了分子的最低未占有分子轨道(LUMO)能级和分子间的π–π堆叠作用。在芴体系中引入低分子带隙芳香烃共轭单元也是克服芴类材料不足的方法之一,增加的芳环单元不但拓展了体系的有效共轭长度,而且一些特殊的结构具有空间扭转张力,有效抑制了分子间π-π堆叠和激基缔合物的形成,提高了光谱质量:光谱带宽变窄,拖尾现象减少,色相纯度提高。基于改善芴类材料不足的这样一个研究背景,本文设计合成了三个系列的芴、杂芴、芳环类共轭衍生材料,有效改善了芴类材料缺点,提高了光谱的色纯度。 (1)设计、合成了1,8位修饰的杂芴类材料。由于其特殊的取代方式形成了特殊的空间位阻、扭曲结构,分子内扭转张力有效降低了分子间的π–π相互作用,降低了分子LUMO能级,呈现较高的光稳定性和发光色纯度;同时,分子具有较高的三线态能级(如1,8硅芴三聚体为2.86 eV)、合适的带隙(1,8硅芴三聚体为4.62eV)、良好的电荷迁移率,可作为主体材料。 (2)将杂芴和芳香烃有效融合,增大了分子的共轭长度,芳环和侧链形成的空间立体结构,有利于压制激基缔合物的形成和分子间的π–π堆叠,有效提高了光谱稳定性和色纯度,改善了芴类材料的不足(如聚芴分子的发射波长为452,420,480,520nm,而聚硅芴苯在溶液中和薄膜状态分别呈现376、359nm的单一发射峰)。 (3)将联苯芳环体系引入芴体系,进一步增加共轭单元的数目和种类,有效增大了分子的共轭长度,降低了分子间的π–π堆叠,同时研究不同位点的连接对分子的光电性质的影响(如邻位联接聚联苯芴在溶液中、薄膜和纳米颗粒时分别呈现407、417、412 nm的单一发射峰)。

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关键词：

新型杂芴类有机光电材料 电子结构 光电性能 空间位阻