一类基于热激子材料的激基复合物及其在有机电致发光器件中的应用

本发明属于有机光电材料，具体涉及一种基于热激子材料的激基复合物及其在有机电致发光器件中的应用。

背景技术：

1、有机电致发光材料和器件经过三十余年的发展已经基本完成了从基础科学研究到产业化商品的蜕变过程。产业方面，高的光电转化效率与低功耗是提高产品价值的关键，激基复合物是由空穴的给体和传电子的受体组成，基于激基复合物制备的有机电致发光器件普遍具有启亮电压低、双极传输等特点。自从2012年，chihaya adachi等人报道了第一个外量子效率超过5％的基于激基复合物的有机发光二极管(oled)之后，正式打开了激基复合物蓬勃发展的序幕。2013年，vygintas jankus等人报道了一种激基复合物深蓝光oled，并证明了三线态上转换对器件效率的改善。2016年，张晓宏等人报道了一种新型激基复合物，由tadf材料mac组成，通过增加反系间窜越(risc)通道来提高效率，基于该激基复合物的oled实现了eqe高达17.8％的绿光。2018年，刘伯权等人报告了一种基于激基复合物的白光oled，显色指数(cri)为91，eqe高达28.4％。2020年，廖良生报道了一种基于激基复合物的器件，其表现出704nm的近红外发光。此外，激发复合物也可以是荧光或磷光材料的主体。近年来，关于激基复合物基oled的运行稳定性的研究也有较多报道。因此，基于激基复合物的oled仍然是实现高效电致发光的有力候选者。

2、目前，激基复合物的电致发光效率主要受反系间窜越过程(risc)速率的影响，高效的激基复合物体系能够实现较快的risc过程。传统荧光材料用来制备激基复合物，电子和空穴分离在不同的分子上，能够产生较强ct作用，可以实现risc过程。根据费米-黄金定则，这种risc过程的速率很慢，使得电致发光效率较低。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于热激子材料的激基复合物及其在有机电致发光器件中的应用，以提高激基复合物的光电性能。

2、在电致发光中，载流子会在激基复合物界面上重组，也会由部分载流子直接在给体或受体上直接重组。若给体或受体局域态(1le)态邻近激基复合物的电荷转移态(1ct和3ct)态，1le态与1ct和3ct态之间强的自旋轨道耦合(soc)作用，能够促进risc过程的加快，进而提高电致发光性能。通过额外的risc通道回收重组在给、受体上的激子是另外一种制备高效激基复合物的方法，通过能量转移使得更多的激子能量富集在激基复合物的最低单线态激发态(s1)上，能够提高激子利用率。“热激子”材料往往具有le态成分明显的最低三线态(t1)能级以及快速的高能级risc通道，这有利于实现对激基复合物激子动力学的双重加速。因此，“热激子”材料作为给、受体参与制备，是激基复合物实现高效电致发光的新的有效策略。

3、本发明首次搭载了基于“热激子”材料的激基复合物，实现了高效发光的激基复合物。“热激子”材料可以从以下两个作用机制提高激基复合物的效率：(a)低能级t1与激基复合物的ct态之间的soc能够加快risc过程；(b)高能级的反向系间窜越过程能够提高激基复合物激子利用。“热激子”材料这种双重特点，为制备激基复合物提供了一种全新方案，同时也为“热激子”材料中t1能级的利用提供了一种新方法。电致发光机理图如图1所示。

4、本发明的目的通过以下技术方案实现：

5、一类基于热激子材料的激基复合物，包括至少一种给体材料和至少一种受体材料；所述给体材料和受体材料中的至少一种为热激子材料。激基复合物由给、受体相互作用而成，给受体之间能够发生分子间电荷转移相互作用。

6、优选的，所述热激子材料在电激发下，至少符合以下一个特征：(1)热激子材料的低能级三线态tx可以与激基复合物的电荷转移态产生自旋轨道耦合；(2)热激子材料的单线态sm能级可以实现对激基复合物的能量转移，包含荧光共振能量转移fret和电子交换激发转移det；

7、进一步优选的，(1)中，所述tx态有明显的局域(le)态成分，可以是le态主导，也可以是杂化态；其中x值满足x≥1且x＜n，其能级数值可以位于激基复合物的两个电荷转移(ct)态能级之间，也可以临近其中一个ct态，也可以等于其中一个ct态。

8、进一步优选的，(2)中，所述sm中m值满足m≥1，sm能级可以对激基复合物的1ct或3ct进行能量转移，也可以同时对两个ct态能级进行能量转移。

9、优选的，所述热激子材料具有一个或多个能够从某一高三线态能级tn，n>1到某一单线态能级sm，m≥1的反系间窜越通道，具有一定载流子传输能力。

10、优选的，所述给体材料和受体材料中的非热激子材料为传统荧光材料、tadf材料和tta材料中的至少一种。

11、进一步优选的，所述的基于热激子材料的激基复合物具体构成可以是以下四种情况中的任一种：(1)“热激子”材料作为给体，受体可以是传统荧光材料或热活化延迟荧光材料(tadf)材料或三线态-三线态湮灭(tta)材料；(2)“热激子”材料作为受体，给体可以是传统荧光材料或tadf材料或tta材料；(3)给受体均为热激子；(4)体系种存在多个(≥2)给体或受体，“热激子”材料作为给体之一或受体之一，其余给、受体为传统荧光材料或tadf材料或tta材料。筛选或设计原则是确保基于该激基复合物制备的有机电致发光器件具有较低的载流子注入与传输势垒。

12、优选的，所述给体材料和受体材料的分子量均在1200以下；进一步优选为300～1000。

13、优选的，所述给体材料和受体材料的质量比为0～1，不包含0和1；进一步优选为0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9。

14、优选的，所述给体材料和受体材料为共混，或界面处接触，或不相互接触但存在电荷转移作用；

15、所述基于热激子材料的激基复合物通过真空蒸镀法、旋涂法、喷墨打印法、大面积刮涂法制备得到。

16、优选的，所述给体材料为2mcz-cnmcz，受体材料为po-t2t；所述2mcz-cnmcz和po-t2t的质量比为0.1～10：1。

17、一种有机电致发光器件，包括发光层，所述发光层包括所述的基于热激子材料的激基复合物。

18、优选的，所述有机电致发光器件为非掺杂器件，发光层为基于热激子材料的激基复合物；

19、优选的，所述有机电致发光器件为掺杂器件，发光层为基于热激子材料的激基复合物和客体材料。

20、进一步优选的，所述客体材料为荧光材料、磷光材料和多重共振材料中的任意一种或多种；所述多重共振材料为由芳香稠环骨架以及嵌于骨架中的富电子原子和缺电子原子形成的分子内推拉电子体系；所述发光层中客体材料的质量分数为0～50％，且不为0。

21、优选的，所述有机电致发光器件的结构依次包括但不一定完全包括：基板，阳极，空穴注入层，空穴传输层，电子阻挡层，发光层，空穴阻挡层，电子传输层，阴极。

22、进一步优选的，所述基板为具有机械强度、热稳定性、防水性、透明度优异的玻璃或聚合物材料；此外，作为显示器用的基板上也可以带有薄膜晶体管(tft)。所述阳极的材料为铟锡氧ito、铟锌氧izo、二氧化锡sno2、氧化锌zno等氧化物透明导电材料中的一种或多种；所述空穴注入层为用于减小阳极和空穴传输层之间注入势垒的缓冲层；所述空穴传输层为具有三线态能级和最高占据轨道能级的空穴传输材料；所述电子阻挡层为具有较高最低未占据轨道能级的空穴传输材料；所述空穴阻挡层为具有较低最高占据轨道能级的电子传输材料；所述电子传输层为具有三线态能级和最低未占据轨道能级的电子传输材料；所述阴极为镁mg、银ag、铝al、铝-锂al-li、钙ca、镁-铟mg-in、镁-银mg-ag等金属或合金中的一种或多种；

23、所述阳极的制备方法包括溅射；所述阴极的制备方法包括沉积；所述空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层的制备方法包括真空蒸镀法、旋涂法、喷墨打印法、大面积刮涂法。

24、所述的有机电致发光器件在工作偏压下，可以实现不同区域的电致发光波长、低的开启电压和高的器件效率。

25、与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

26、(1)本发明提出的由“热激子”材料参与制备的激基复合物体系，其中“热激子”材料可以从加速激子动力学过程与提高激子利用率两方面提高激基复合物的电致发光性能，为制备工艺简单、高效率的激基复合物体系提供了一种全新方案。

27、(2)本发明提出的激基复合物体系，可作为发光层材料，在电场作用下可以发绿色荧光，可以应用于oled照明或oled显示领域。

28、(3)本发明提出的激基复合物体系作为主体材料，引入磷光/荧光材料作为发光客体，能够实现更高的功率效率。