新型磷光材料中性四配位氮杂环卡宾一价铜配合物的合成、性能及在电致发光器件中的应用

Up to now, most phosphorescent copper(I) complexes consist of typical diimine ligands and diphosphine ligands. However, the electroluminescence devices based on these copper(I) complexes still have many drawbacks. N-heterocyclic carbenes (NHC) are strong σ-donor and weak π-acceptor, can form stably complex with copper(I) ion, and NHC has diverse structures, easy to adjust the properties of copper(I) complexes. For the above reasons, taking into consideration the advantages of neutral four-coordiante copper(I) complexes, the neutral four- coordinate copper(I) – NHC complexes will be studied in this project. Aiming at the drawbacks of electroluminescence devices based on copper(I) complexes, we will design and synthesize several series of bidentate NHC ligands and anionic assistant ligands in view of the luminescence efficiency, luminescence wavelength and carrier transportion property, and systematically research the properties of copper(I) complexes supported by these ligands. According to the research results, we will optimize the ligand structure to fabricate excellent phosphorescent materials with red, green, blue etc emitting colors. Finally, we will fabricate high-performance electroluminescence devices using the obtained copper(I) complexes as the emitting materials, the ultimate goal is to improve the performance of electroluminescence devices based on copper(I) complexes.

目前，一价铜配合物磷光材料主要采用传统的双齿氮配体和双齿膦配体，而其电致发光器件仍存在诸多缺点。氮杂环卡宾是强的σ电子给体，同时，其π轨道可接受反馈电子，能和一价铜离子形成稳定的配合物；而且，氮杂环卡宾配体结构多样，便于调节材料的物理性能。介于此，并考虑中性四配位一价铜配合物在材料自身性能及在电致发光器件方面的优势，本项目主要研究中性四配位氮杂环卡宾一价铜配合物l磷光材料。针对一价铜配合物磷光OLED目前存在的问题，我们从调节材料发光波长、提高材料发光效率、改善材料载流子传输性能等角度，设计、合成多个系列双齿氮杂环卡宾配体和阴离子辅助配体，并对其一价铜配合物的性能进行深入、系统研究；根据研究结果，对配体结构逐步优化，以获得红、绿、蓝（三基色）等不同发光颜色的高性能磷光材料。最终，用获得的磷光一价铜配合物制备高性能电致发光器件，进一步提高一价铜配合物磷光OLED的性能。

有机电致发光二极管具有效率高、驱动电压低、优异的柔性、色彩鲜艳等优点，在平板显示和固态照明领域具有广阔的应用前景。用磷光或延迟荧光材料制备的电致发光器件可以将产生的三重态和单重态激子全部转化为可见光，理论上内量子效率可以达到100％，工作效率远高于基于普通荧光材料的电致发光器件。. 近年来，一价铜发光配合物在电致发光领域越来越受到人们的重视。因为，该类化合物不仅可发射高效率的室温磷光/延迟荧光，而且，与传统的磷光材料（如铱和铂配合物）相比，材料中的金属铜具有价格低、储量大、环保等优点。但一价铜配合物发光材料目前仍存在许多不足，如稳定性差、发光波长范围较窄、器件的效率 “滚降”严重等。配体是影响配合物性能的关键因素。众所周知，氮杂环卡宾（NHC）是强的σ电子给体，同时其π轨道可以接受金属离子的反馈电子，与过渡金属离子形成的配合物稳定性好。因此，开发氮杂环卡宾一价铜配合物是进一步提高一价铜配合物性能的可行途径。. 本项目合成了9种四配位氮杂环卡宾一价铜配合物，研究了它们的结构、热稳定性、电子结构、光物理性能以及发光机理等。通过改变氮杂环配体的共轭体系和在配体上引入供/吸电子取代基，可从480 nm到580 nm有效调节配合物的发光波长，且配合物均具有较高的发光效率（Φ = 0.26－0.67）。通过理论计算研究清楚了该类一价铜配合物的电子轨道分布和最低能量电子跃迁。通过对比研究配合物在室温和低温77K的发光波长和发光寿命，证明了该类配合物的室温发光为热活化延迟荧光。在本项目实施之前，有关四配位氮杂环卡宾一价铜配合物的光物理性能研究仍未见文献报道，因此，该研究结果对相关研究具有重要的借鉴意义，且合成的发光材料在电致发光领域具有潜在应用价值。