新型磷光重金属配合物电致发光性能及磁场效应研究

In recent decades, organic light-emitting diodes (OLEDs) are evolving because of low power consumption and the possibility to fabricate large and brilliant flat panel display at a moderate price, to prepare illuminating wall papers and micro display for all types of applications. As the emitters, phosphorescent Ir(III) complexes play an important part in efficient OLEDs fabrication due to the high quantum efficiency and short lifetime of triplet excited states. The photoluminescence, carrier-transporting ability and electroluminescence properties of the iridium complexes can be affected greatly by the main ligands and ancillary ligands. To improve the performances of OLEDs based on iridium complexes, we designed some novel ancillary ligands, such as tetraphenylimidodiphosphinate, acyclic phosphazene, guanidinate, 1,3,5-triazapentadienyl derivatives with different substitutes and main ligands with F, CF3 and 1,3,4-oxadiazole, bisphenylphosphine oxide, triphenylsilicon, pyrazine, pyrimidine, triazine units, the stable ligands with organic radicals. Then, using these ligands, some heavy metal complexes, such as Ir(III) complexes, can be synthesized.Through the study of the luminescence, carrier mobility and device performance of these complexes, we try to the investigate the relationship of properties and molecular structures. Through magnetic effect or spin-spin interactions, the formation of singlet and triplet excitons in organic photovoltaic cells may be regulated, and the interconvertion efficiency of light and electricity may be improved. From the research we hope the results can guide us to design the new materials and the OLEDs structure with improved device performances. The target of this research is to provide the theory and experiment support for the commercial application in OLEDs of the phosphorescence metal complexes.

有机电致发光器件(OLEDs)在平板显示、照明等方面有广阔的应用前景。作为器件的发光材料，金属配合物的发光、载流子传输和有机电致发光性能与配合物的主配体、辅助配体的结构密切相关。本项目通过有机配体的设计，如在主配体和辅助配体的不同位置上引入氟、三氟甲基、1,3,4-噁二唑、三苯基硅、二苯基氧膦等电子传输基团或者含氮杂环，以及可形成稳定有机自由基的配体等。进一步合成新型重过渡金属（如铱等）配合物。研究其光致发光、载流子迁移率和配合物结构的关系，探索电致发光性能和材料的结构、载流子迁移率和器件结构之间的规律。利用磁场效应和自旋相互作用，影响单线态和三线态激子形成，希望提高其发光和流经器件的电流。本项目将为配合物和器件两方面的设计提供理论和实验指导，显著提高铱配合物功能材料的性能，从而为其电致发光器件的应用提供理论依据和实验支持。

有机电致器件（OLED）拥有诸多无可比拟的优势，被誉为新一代显示技术，是我国七大战略性新兴产业重点发展方向之一。在目前国际上商业化的OLED产品中，红光和绿光材料多数都是使用铱配合物磷光材料。但目前OLED产业光电材料核心技术多被国外公司所垄断，我国材料企业主要参与OLED材料中间体和单体粗品的供应，要直接提供单体产品面临着较高的专利门槛和应用壁垒。. 本项目的研究目的通过引入不同的功能基团合成新型铱配合物并改善配合物材料的综合光电性能，进一步制备电致发光器件；探索和发现铱配合物的结构与其光电性能间的规律，最终得到高性能的铱配合物材料和电致发光器件，打破国际垄断。. 四年来在经费的支持下项目开展的比较顺利，，在光电材料的合成和电致发光器件的性能研究方面取得了比较好的成果。本项目设计合成了几十种红绿蓝三基色铱配合物，蓝光器件的最大电流效率达到60 cd/A，绿光器件的最大电流效率达到113 cd/A，红光器件的最大电流效率达到62 cd/A部分材料正在马鞍山研究院进行中试和产业化推广。还在有机半导体和重金属磁性配合物的合成和性能研究也取得了一些进展，并且合成了两个基于四硫富瓦烯四吡啶配体的三维FeII-MOFs，具有光、电多重响应的新颖自旋转换材料，这为开发新型多功能信息存储磁性分子材料提供了依据。利用四硫富瓦烯苯四羧酸配体设计合成了两个InIII-MOFs，均具有N2呼吸效应，在分子传感和可调控催化等领域可展开深入研究。. 在Nature Commun.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Opt. Mater.、Chem. Commun.、Sci. Rep.和J. Mater. Chem. C等发表论文41篇，申请国家发明专利37项，并多次受邀请在国内外学术会议做大会报告、主题报告、邀请报告和口头报告，培养了博士后1名、博士生7名和硕士生6名，圆满的完成了计划的研究目标。