橙红光/红光TADF材料的研究进展、存在问题及解决策略开题报告

 2023-03-01 10:57:36

1. 研究目的与意义

自从1575 年西班牙科学家 N. Monardes 第一次对荧光现象记录以来,科学家对荧光现象不断研究并将其作为一种分析手段而广泛应用。近年来,自 1987年 C.W. Tang 和 VanSlyke联合报道有机发光二极管以来,有机发光二极管(OLED) 的研究已有近二十余年 ,许多科研工作者在有机发光二极管 (OLEDs)的发展上做出了巨大贡献。基于发光材料的开发研究已经经历了两代的迭代。第一代 OLED使用荧光材料作为 OLED的发光材料。但是,荧光材料本质上无法捕获在电致发光(EL)过程中生成的三线态激子,该三线态激子占所有电激子的四分之三。因此,第一代OLED 理论上只能实现25%的内量子效率(IQE)[3], 由于没有强自旋-轨道耦合(SOC ,Spin-orbit coupling) ,三线态没有(强烈)偶极耦合到分子基态,即这种能量无法被获取,只能以非辐射地形式损失掉,无法满足商业应用的要求。随着金属配合物发光材料的陆续研发,即基于三线态磷光材料的有 机 发 光 二 极 管 (PhOLED , Phosphorescence-basedorganiclight-emittingdevices) ,有机发光材料进入了磷光材料发光时代。第二代 OLED 引入了掺入重 金属的配合物,如含有 Ir(III) ,Pt(II)或其他过渡金属的磷光材料,这类金属重原子引起的自旋耦合效应(SOC) ,系间跃迁(ISC,Intersystem crossing)增强,同时 可利用电致发光(EL,Electroluminescence)过程中的单线态和三线态激发态激子, 实现了 100%的理论内量子效率(IQE)。与荧光材料的器件相比,基于磷光材料的器件展现出低的启亮电压和较高的外量子效率,使其成为 OLED 应用中最具竞争力的候选者。事实上,磷光材料的探索已深刻地改变了显示和照明行业 ,基于该材料的器件具有生动、鲜明、高效的显示、高对比度和色彩饱和。因此,第二代 OLED已经成为当今最重要,最优异的显示器件之一,广泛应用于移动设备、显示屏、直观的触摸界面和光源等中。尽管如此,第二代 OLED仍然存在一些关键性的缺陷,阻碍了磷光材料在 OLED 中的进一步应用:金属昂贵的成本和地球上稀缺的资源;与荧光材料相比,磷光材料的稳定性仍然不能令人满意;由于众多的原因,获得稳定的、长寿命、深蓝色磷光材料,这被证明是困难的,并且需要合适的、高三线态的主体材料。尽管近来有关于高效深蓝色磷光材料的文献报道,但红光/橙红光TADF荧光材料的发展仍然是一个巨大的挑战;基于这些问题,扩大 OLED的候选范围,探索下一代TADF发光材料的意义就十分重大。红光材料是显示三基色材料之一,具有发射能量小、穿透能力强和背景荧光干扰小等优点,被广泛应用于全彩显示、生物传感和光动力治疗等领域。红光材料目前存在的问题主要有: (1)跃迁能级小,其非辐射跃迁速率快,导致量子效率普遍较低;(2)分子共轭较大,存在较强的π-π堆积作用,容易导致荧光淬灭;(3)分子设计需要更大的共轭,在分子合成上较为困难。热活化延迟荧光(thermallyactivateddelayedfluorescence,TADF)材料作为具有全新的发光机制的材料能够通过反向系间窜越过程利用三重态激子发射荧光,极大地提高了量子效率,因此,基于TADF机制的红光材料成为了近年来人们研究的热点。由于结构的特点,喹喔啉及其衍生物非常适合用来构建红光TADF分子。

本课题的研究意义:本文以通过对分子结构的设计,通过提高其外量子效率来获得一系列橙红光到红光高效TADF材料,为未来设计新型TADF材料提供有意义的理论指导。

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2. 研究内容与预期目标

设计的高效率EQE的材料能够有效弥补传统热激活延迟荧光材料的不足,已经成为探索新型红光/橙红光TADF材料的一个重要组成部分,但目前已报道的基于高效率红色TADF材料还相对较少,有待进一步的开发研究。

3. 研究方法与步骤

1、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,查阅有关橙红光/红光TADF材料的研究进展、存在问题及解决策略方面的科技文献资料,并对文献进行综合、分析、研究。

2、大量查阅近六年来的有关橙红光/红光TADF材料的研究进展、存在问题及解决策略方面的文献,通过认真研读、分析、综合、归纳,选定研究论述目标,

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4. 参考文献

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5. 工作计划

(1)2022-2-28~2022-3-06(第1、2周)在查阅文献资料的基础上,写出开题报告。

(2)2022-3-07~2022-5-22(第3周到第13周)完成合成实验、结构表征及性能测试。

(3)2022-5-23~2022-6-10(第14到16周)撰写毕业论文并答辩。

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