含菲并咪唑基团的蓝色电致发光材料_李维军

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1、Vol．35高等学校化学学报No．92014年9月CHEMICALJOUＲNALOFCHINESEUNIVEＲSITIES1849～1858［综合评述］doi:10．7503/cjcu20140568含菲并咪唑基团的蓝色电致发光材料113112李维军，高曌，王志明，杨兵，路萍，马於光(1.吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室，长春130012;2．华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室，广州510640;3.沈阳工业大学石油化工学院，沈阳111003)摘要菲并咪唑作为一类新型的蓝色荧光材料的构筑基元，其以合适的禁带宽度、较高的发光效率、优异的光热稳定性和相对平衡的载流子注

2、入和传输能力，引起广泛关注．发展性能优良的蓝光材料对有机电致发光器件的进一步应用十分重要．本文综述了近年来基于菲并咪唑基团的蓝色电致发光材料的研究进展，系统地介绍了菲并咪唑基团的结构特征以及各类衍生物的器件性能，展望了这类化合物在电致发光领域的应用前景．关键词菲并咪唑;蓝光材料;有机电致发光器件;载流子注入与传输;量子效率中图分类号O622．6文献标志码A有机电致发光器件(OLEDs)具有超薄、重量轻、亮丽色彩、低功耗及可柔性显示等特点，在平板［1，2］显示和固体照明领域有着广阔的应用前景．发光材料是OLED技术的核心，作为三基色之一的蓝光材料尤为关键，这是因为不仅材料本身可

3、以作为发光层得到蓝光器件，还可以向其中掺杂其它发光［3，4］颜色的材料得到绿光、红光和白光发光器件．到目前为止，蓝光材料相对于绿光和红光材料而言发展较为缓慢．这主要由于蓝光有机半导体材料禁带较宽，其电子能级与器件电极能级匹配性较差，影［5］响了载流子的有效注入，使得该类材料很难兼顾效率、稳定性以及色纯度等问题．因此，发展性能优良的蓝光材料，对于有机电致发光器件的发展十分重要．尽管人们对有机蓝光材料进行了大量研［6］［7～11］究，然而高效率的蓝色发光材料仍然较少，目前广泛使用的蓝光材料主要基于联苯、蒽和［12～15］［16］芴等构筑基元．近几年来，菲并咪唑作为一类新型的蓝色荧

4、光材料的构筑基元，引起研究人员的广泛关注．菲并咪唑具有较高的发光效率、优异的光热稳定性和相对平衡的载流子注入与传输能力，制备方法较为简单，在蓝光与深蓝光发光材料领域具有较大的应用潜力．本文以作者课题组的工作为主线，系统地介绍了菲并咪唑的结构特征，及其作为发光核心构筑的各种结构的蓝光与深蓝光电致发光材料的研究进展，并展望了这类有机功能材料的发展趋势．1菲并咪唑基团的结构特征菲并咪唑基团由五元氮杂环咪唑和菲单元组成，为了使分子结构更加稳定，常在N1位置上引入苯基取代基［图1(A)］．咪唑是一个经典的蓝光生色团，其衍生物1，3，5-三苯并咪唑基苯(TPBi)作为［17，18］电子注

5、入与传输材料已经被广泛应用于电致发光器件．当咪唑五元环的4，5位与菲的9，10位骈*合构成菲并咪唑后，菲基团的强π-π共轭作用有效地稳定了咪唑五元环的电子结构;同时，菲基团上的氢与咪唑五元环N1位置取代的苯环之间存在较大的空间位阻效应，使得N1位置取代的苯环不能自由转动，因而整个菲并咪唑基团呈现刚性结构特征．当在C2位置连接1个苯环时得到最简单的衍生［16］物1，2-二苯基菲并咪唑(PPI)［图1(A)］．研究发现，PPI显示紫蓝光发射，在四氢呋喃(THF)溶液中最大发射峰位于370nm，发光效率达到70%，计算得到禁带宽度为3.40eV，为典型的宽禁带材料．收稿日期:201

6、4-06-03．基金项目:国家自然科学基金(批准号:21174050)资助．联系人简介:路萍，女，博士，副教授，主要从事有机宽禁带发光材料研究．E-mail:lup@jlu．edu．cn马於光，男，博士，教授，博士生导师，主要从事光电功能材料研究．E-mail:ygma@scut．edu．cn1850高等学校化学学报Vol．35其理论模拟结果显示，PPI的N1位置取代的苯环与菲并咪唑平面之间存在很大的扭曲角(85°)，与咪唑平面几乎垂直．其电子轨道跃迁［最高占有轨道(HOMO)→最低空轨道(LUMO)］［图1(A)］主要来源于咪唑五元环和C2位置取代苯环的贡献，而N1位置的苯

7、环以及菲共轭平面的电子云对辐射跃迁的直接贡献相对较小．菲的大共轭平面的引入没有给咪唑基团带来强的电子共轭效应，PPI的发光峰位与TPBi相比几乎没有发生变化，这也是具有大π共轭平面的PPI分子可以产生紫蓝发光的根本原因．Fig．1Molecularstructure，optimizedconfiguration，electronicorbitaldistributions(A)andnormalized［16］UV(B)andphotoluminescence(PL)spectraofPPIwithTP