D-A型红光TADF的研究现状、挑战及解决途径开题报告

1. 研究目的与意义

随着有机电致发光器件(organiclight-emittingdevices, oled)的飞速发展,昂贵的磷光材料已无法在竞争激烈 的市场中占据绝对的优势,因此,原料价格相对低廉的热激活延迟荧光(thermally activated delayedfluorescence, tadf)材料的研究逐渐受到了人们的广泛关注。与传统的荧光材料相比,tadf材料的单重激发态(s1)和最低激发三重态(t1)之间具有较小的能级差(Δest),使得三线态激子可以经由热激活发射延迟荧光的反向系间窜越 (risc)回到s1,从而实现100%的理论内量子效率(iqe),并且所需原料与贵金属包含的磷光材料相比,具有极大的价格优势。^[1][3]

2009年,endo等成功开发出将 sn4 用于发光层的 oled材料，开辟了有机电致发光的新领域。2012年，uoya- ma等以咔唑作为电子供体、二氰基苯作为电子受体，合成了一系列咔唑基二氰基苯(cdcb)衍生物，并首次报道出内量子效率达到100%的绿光tadf材料。紧接着，蓝光、黄光材料的研究得到了飞速发展。然而，红光材料的发展相对比较缓慢，一般认为受到以下几个原因的影响:(1)较小的Δest可以通过减小最高占据分子轨道(homo)与最低未占分子轨(lumo)的重叠来实现，但是这可能会导致荧光辐射率kf降低；(2)由于能级带隙的影响，许多具有高共轭体系的红光发射体在固态时会因π-π共轭而引发强烈的荧光猝灭；(3)随着发射光谱的红移,由于能隙规则的影响,，在非辐射内转换速率(kic)增加的同时，光量子产率 (Φpl)迅速降低。因此，对给体与受体的合理设计就显得尤为重要，本课题从受体的类型出发，将近年来有关红色tadf材料的研究工作加以总结。^[1][4][5]

从分子设计的角度，不同类型的热激活延迟荧光材料已经被相继报道。小分子热激活延迟荧光材料设计要求选择合适的电子给体单元和受体单元，或者添加修饰基团来营造较大的空间位阻，以分离分子的 homo 和 lumo 能级，减小其单重态和三重态能隙。同时为了提高荧光量子效率，可以通过增加小分子结构的刚性来削减分子内非辐射衰变。然而，小分子热激活延迟荧光材料通常作为掺杂剂被应用于荧光器件中，很难保证其不出现红移或蓝移情况，影响器件的色纯度。^[2]

2. 研究内容和预期目标

具体研究内容如下：

利用现代科技文献的查阅方法和手段，如internet、网上图书馆、电子期刊等数据库，查阅有关研究光电功能材料的合成与应用方面的科技文献资料，并对文献进行综合、分析、研究。通过调查整理文献，培养独立思考问题解决问题的能力和初步的科研能力。

本课题的预期目标是在查阅文献的基础上，了解红光tadf材料的发展现状以及遇到的挑战及其在有机发光二极管上的应用，研究如何设计分子结构才能得到高发光效率的器件。

3. 研究的方法与步骤

研究方法：

利用现代科技文献的查阅方法和手段，如internet、网上图书馆、电子期刊等数据库，查阅有关研究光电功能材料的合成与应用方面的科技文献资料，并对文献进行综合、分析、研究。

从分子设计的角度，不同类型的热激活延迟荧光材料已经被相继报道。小分子热激活延迟荧光材料设计要求选择合适的电子给体单元和受体单元，或者添加修饰基团来营造较大的空间位阻，以分离分子的 homo 和 lumo 能级，减小其单重态和三重态能隙。

4. 参考文献

[1]尹新颖,卞健健,郭庆美,李晓梅,滕明瑜.红色热激活延迟荧光材料的研究进展[j].材料导报,2017,31(s2):63-66 71.

[2]卢伶,张祥,赵青华.热激活延迟荧光材料在有机电致发光器件中的研究进展[j].材料导报,2019,33(15):2589-2601.

5. 计划与进度安排

进度安排：2022年3月24日—2022年6月6日

（1）2022年3月4日-2022年3月20日（第1、2周）在查阅文献资料的基础上，写出开题报告。

（2）2022年3月21日-2022年6月9日（第3周到第13周）完成合成实验、结构表征及性能测试。