具有AIE特性硅杂环戊二烯分子的TADF性能调控及其在OLED器件中的应用

The aggregation induced emission (AIE) is a phenomenon that is of outstanding importance for the performance modification of organic light-emitting diodes (OLEDs). Thermally activated delayed fluorescence (TADF) has been a hot research topic in market-oriented OLED device applications for a while now. However, when it comes to TADF-OLED devices, the aggregation caused quenching and efficiency roll-off have proven to be decisively unfavorable to the prospective market applications of TADF-OLEDs. Recent advances in academic research reveal that the use of AIE-active based materials can simplify TADF-OLED structure and decrease the efficiency roll-off in them. Thus, incorporating AIE-active building blocks appers to be an efficient way of significantly improving TADF-OLED performance. In this proposal, we suggest to boost TADF-OLED performance by fune-tuning the △EST value of the employed materials by means of appending electron-donating and electron-accepting substituents to the different positions of AIE-active silole molecules, and explore the interrelation between molecular and electronic structures as well as AIE- and TADF- properties with the end goal of perfecting the perfomance of the TADF-OLED devices.

聚集诱导发光（AIE）在有机电致发光器件（OLED）的性能改造上具有重大的科研意义。近几年，热致延迟荧光(TADF)材料在器件上的应用成为该领域的研究热点。然而,TADF材料的聚集诱导发光猝灭(ACQ)和器件效率滚降的缺点严重阻碍了这类新材料在OLED器件中的市场化应用。研究表明，将AIE技术应用到器件中可以起到简化器件结构、提高器件效率和缓解器件效率滚降等方面的作用。由此可见，建立新的AIE分子并通过分子结构设计来调控TADF性能，拓展AIE材料在TADF器件中的应用是该领域极具挑战性的课题。本项目旨在通过在硅杂环戊二烯AIE基元不同位点中引入不同体系的电子给体和受体基团，通过调控△EST值来实现AIE分子的TADF效应。进一步探索分子结构-电子结构-AIE聚集态结构-TADF性能之间的内在本质。力求解决AIE材料的激子利用率较低的问题,解决TADF OLED器件效率滚降严重的问题。

聚集诱导发光材料应用于有机电致发光器件具有多方面的优势。这类材料因其结构柔性、固态发光高效和可采用非掺杂器件构型的特点从而能简化制备工艺、提高器件效率和降低器件效率滚降。该项目主要研究通过主客体结构修饰来调控聚集诱导发光材料的发光性能，研究这类发光材料的发光机理及其在有机电致发光器件中的应用。研究的聚集诱导发光材料主要是双键化合物和含硅的发光化合物如硅杂环戊二烯。研究的主要内容从聚集诱导发光的理论基础（包括聚集诱导发光机理，双键含硅化合物激发态构型的表征，以及发光材料基态和激发态理论计算等），延伸到主客体修饰结构与发光性能的关系（给受体修饰荧光团对聚集诱导发光材料的热致延迟荧光和发光颜色的调控），最后到主客体修饰聚集诱导发光材料、含双键结构的聚集诱导发光材料、主客体修饰的硅杂环戊二烯发光分子在电致发光器件中的应用。就目前的研究现状和市场实际应用而言，实现简易有机电致发光器件在色纯度、稳定性以及高效蓝光发射方面的研究仍有待突破。具有聚集诱导发光性能的硅杂环戊二烯类衍生物是一类含有双键的含硅化合物，它具有良好的电子传输特性和高效固态发光的特点，因此该类衍生物可以同时用作电子传输层材料和性能良好的电致发光材料。此外，通过对聚集诱导发光材料（硅杂环戊二烯，四苯基吡嗪和四苯基乙烯修饰的苯并噻二唑衍生物等）进行主客体修饰的分子结构设计，有望实现发光从蓝光到橙光的发射和三线态激子的高效利用，将该类分子作为发光层制备得到高效非掺杂有机电致发光器件。 与之相关并取得的主要研究进展、重要结果、关键数据及科学意义前景包括以下几个方面研究：① 双键化合物的超快光谱动力学及其聚集诱导发光特性的机理研究。② 取代基团位阻效应对含硅双键化合物激发态构型的影响。③ 主客体修饰聚集诱导发光材料的全色显示和近红外发光分子的结构设计，及其在有机电致发光器件中的应用。.