基于激子直接生成发光机制的新型电致磷光材料设计与性能研究

To solve the problems in terms of charge injection and energy loss in phosphorescent organic light-emitting devices (PHOLEDs) based on the emission mechanism of host-guest energy transfer due to the difference of triplet energy and life time between the excited host and guest molecules, we set the research targets of in this project as below: we will design and obtain novel phosphorescent material systems those can realize high-performance electrophosphoresence emission through the emission mechanism of direct exciton formation, and then summarize the universal rule for design of phosphorescent materials and fabrication of the PHOLEDs. The innovations of this research project are showed as below: the photoelectric property of phosphorescent materials could be adjusted effectively by modifying the molecular orbit characteristics of the materials, and the corresponding luminescent and the charge transporting properties of the phosphorescent complexes would be improved by our introducing an original and novel ancillary ligand, which could achieve high-performance elctrophosphoresence through employing the simplified and efficient direct-exciton-formation mode as the dominant mechanism. We will obtain some key techniques with own intellectual property right, apply for 1-2 invention patents, and publish over 10 scientific papers with high Impact Factor (IF) of more than 3.0, when this project is finished successfully.

为解决目前基于主-客体能量转移发光机制的磷光器件中，由于主/客体间三线态激发态能量及寿命的差异所导致的载流子注入以及能量损失等问题，我们将设计、合成符合激子直接生成发光机制性能要求的新型磷光材料体系，并制备、优化以该机制作为主导发光机制的磷光器件，实现高性能的电致磷光发射，获得相关材料设计及器件制备的普适性规律，作为本项目的研究目标。本项目的特色与创新之处主要表现在，将优化磷光材料光电性能的着眼点从传统的引入具体功能基团上升到考察整个分子轨道特性及其行为的层面，并通过采用原创的、新颖的第二辅助配体来调控、改善磷光材料的发光及载流子传输等性能，采用更简化、高效的激子直接生成机制作为主导发光机制实现高性能的电致磷光发射。通过项目的完整实施，将形成一些具有自主知识产权的关键技术，申请发明专利1-2项，并发表10篇以上的高水平（IF＞3.0）SCI研究论文。

载流子通过分子的前线轨道（HOMO和LUMO）直接注入、复合并形成激子的发光过程，是一种比传统能量转移过程更为高效的发光机制。这种机子直接形成机制无需经过载流子注入过程的势垒，而且避免了主客体能量转移过程中的能量损失，能实现基于简单结构和制备过程的、更高性能的各色磷光及白光器件。本项目通过设计、合成具有优良的发光性能及载流子传输特性的新型磷光分子，探索并优化采用先进主客体发光体系的掺杂磷光器件，从而实现更高性能的电致发光（EL, electroluminescence）过程。目前，我们已经获得了一系列发光颜色覆盖广、发光效率高、具有双极性载流子传输特性的磷光发光配合物，并成功制备了具有结构简单、低压驱动、高亮度、高效率以及低的效率滚降等特点的蓝、绿、黄、橙、红及白光器件。这充分说明磷光材料自身综合性能的提升，是实现更为简单、高效EL发射最有效的途径之一，这是让有机电致发光技术更快、更全面走向实用化所做的必要的基础研究。本项目的研究从一定程度上解决了有机电致发光材料和器件领域共同面对的科学问题，这也是本项目创新性的重要体现。