基于手性铱和铂配合物的圆偏振有机电致发光性能研究

Due to the special right and left chiral structure, the chiral luminescence materials can emit circularly polarized light (CPL), which have potential application in three-dimensional display. But at present, most chiral materials have small emission dissymmetry factor (g) and can’t meet the requirements of the commercial application. In this project we will introduce the conjugated chiral helicene derivatives as the ligands to the iridium(III) and platinum(II) complexes and separate these chiral complexes. Because the conjugated chiral helicene has contributions to HOMO and LUMO of the iridium(III) and platinum(II) complexes, these materials may have high emission dissymmetry factors. First, the fluorine, trifluoromethyl and pentafluoride sulfuryl units will be introduced to improve the photoluminescence quantum efficiency yield and purified product yield via vaccum evaporation. Second, the nitrogen heterocycles would also added to the chiral ligands and complexes to adjust and control the energy levels. Furthermore, the electron mobility of the complexes and the performances of the OLEDs also can be improved. Third, the use of different ancillary ligands can also adjust the properties of the complexes and devices together with main ligands. Then, the optical and electrical properties of the complexes such as the photoluminescence, circularly polarized light, emission dissymmetry factor, electron mobility and circularly polarized electroluminescence (CPEL) would be investigated in details. The relationships among the molecular structure, emission dissymmetry factor, device structure and device performances would be researched deeply. These results would provide the theory and experimental data for the design of efficient chiral iridium(III) and platinum(II) complexes and circularly polarized OLEDs.

手性发光材料由于具有的特殊左、右手性结构，能够发射圆偏振光，在3D显示领域有极大的应用前景，但目前手性材料的非对称g因子太小，不能够满足应用的需求。本项目将手性共轭螺烯的基团引入到主配体中合成并拆分手性铱和铂配合物，配合物的HOMO/LUMO电子云能够很大程度上分布在手性配体上，具有较大的非对称因子。(1) 在螺烯配体上引入氟、三氟甲基或者五氟化硫等基团提高配合物材料的发光效率和饱和蒸汽压，增加蒸镀升华率；(2) 在配体中加入氮杂环基团，调控铱和铂配合物的能级结构，提高材料的电子迁移率和器件性能；(3) 通过辅助配体的优化进一步调控配合物的光电性能；(4) 深入研究配合物的光致发光、圆偏振发射、非对称g因子、电子迁移率和圆偏振电致发光等综合光电性能，探索配合物的结构和非对称因子、器件结构和器件性能等之间的关系规律，为高性能手性铱和铂配合物和圆偏振OLED的设计提供理论和实验支持。

手性发光材料由于具有的特殊左、右手性结构，能够发射圆偏振光，在3D显示领域有极大的应用前景，但目前手性材料的非对称g因子太小，不能够满足应用的需求。本项目按照研究计划顺利执行，本项目开发了具有高效率和高g因子的手性发光材料，并深入研究材料和器件结构与g 因子、件性能等之间的关系规律，为手性发光材料和CP-OLED 两方面的设计提供理论和实验支持。. 如在50 oC温和反应条件下、10分钟内快速高效开发了基于联萘酚衍生物手性源的含硫红光铱配合物，发光效率高达92%，器件EQE为23.2%，gEL为5x10-4。合成了含有硫代吡啶膦酸衍生物辅助配体的双手性中心的蓝光铱配合物，器件的EQE达到了13.8%，g因子为2x10-3。把手性樟脑酮作为辅助配体引入到含有3-(2,4-二氟苯基)-6-甲基哒嗪主配体的铱配合物中，制备的CP-OLED器件的EQE达到了30.6%，而采用半透明银阴极后，g值提高到7.70x10-3，在基于手性铱配合物的CP-OLED器件中是最大值之一。. 在螺烯配体上引入F和CF3基团合成了可以真空升华的手性铂配合物，器件效率是目前报道的手性铂配合物的最佳器件性能，半透明阴极的器件的g因子达到5.1×10-3。合成了系列手性内环铂配合物，通过内环从六元环到五元环、喹啉到氮杂菲的转变，稳定了配合物的手性构型，g值为6.8x10-3。CP-OLED器件显示了非常好的性能，EQE达到12.6%。. 利用手性八氢联萘酚作为新的手性源，开发了器件性能最好的CP-TADF材料，EQE达到32.6%。开发了蓝光CP-TADF螺芴分子，g因子稳定在3×10-3。开发了几种基于联苯轴手性的TADF材料，显著提高了其g因子。以D*-A-D*为骨架直接构建了手性TADF材料，通过分子间相互作用调控磁偶极和电偶极之间角来提高手性发光材料g值。根据不同的分子体系和结构以及器件性能，深入研究了材料和器件结构与性能之间的关系规律。同时，还拓展开发了系列手性长余辉材料、钙钛矿铁电材料和MOF白光材料等，并研究了其CPL性能。. 自2018年以来，发表了标注基金号的论文63篇，申请了13项发明专利，授权了8项发明专利。培养了多名硕士和博士毕业生，服务与高等院校或者高技术企业。