1. 研究目的与意义
有机光电材料是一类具有光电活性的有机材料，广泛应用于有机发光二极管、有机晶体管、有机太阳能电池、有机存储器等领域。有机电致发光的研究工作始于20纪60年代，但直到1 987年柯达公司的tang和van slyke等人采用多层膜结构，才首次得到了高量子效率、高发光效率、高亮度和低驱动电压的有机发光二极管(oled)。这一突破性进展使oled成为发光器件研究的热点[1]。
与传统的发光和显示技术相比较，oled具有驱动电压低、体积小、重量轻、材料种类丰富等优点，而且容易实现大面积制备、湿法制备以及柔性器件的制备。目前, 对oled的研究已经取得了显著进展. 基于荧光发射材料的第1代oled仅仅利用了单重态激子发光, 其内量子效率(iqe)只有25%. 第2代oled基于贵金属包含的磷光发射材料, 通过贵金属与其配体间的自旋轨道耦合(soc)综合利用了单重态(25%)和三重态(75%)激子, iqe可达100%. 然而, 磷光发射材料仍存在如下问题: (1) ir(iii), pt(ii)和os(ii)等金属价格高昂; (2) 基于磷光发射的oled在高电流下会出现效率滚降现象; (3) 高效且稳定的深蓝磷光基oled(ph oled)的制备难度仍然较大。近10年来, 为了避免使用贵金属, 人们尝试各种方法提高荧光oled的单重态激子产率, 比如三重态-三重态湮灭(tta)、通过卡莎规则(kasha’srule)调谐自旋轨道耦合、局域电荷转移杂化激发态(hlct)、热激活延迟荧光(tadf).其中,tadf被广泛关注,成为该领域最近的研究热点[2]。
2012年10月，华南理工大学曹镛团队开发了一种新型的基于金属氧化物有源半导体材料的薄膜晶体管(motft)驱动面板，该motft驱动面板具有迁移率高、制作工艺简单、成本较低以及容易实现大面积等优势,在lcd和amoled等新型显示领域具有广泛的应用前景[3]. 2016年南京理工大学张洋团队研究了 tadf 材料 2，4，5，6-四( 9-咔唑基)间苯二腈和 2，3，5，6-四( 3，6-二苯基9-咔唑基) 对苯二腈薄膜在不同温度下的发光光谱。发现对于 4cz ipn 薄膜，在 280 k 附近，随着温度的增加，发光强度有反常增加的现象，该现象被归因于 4cz ipn 分子之间的相互作用在该温度下变弱。同时，在分子结构稍有不同的 4cz tpn-ph 中，没有观察到类似现象。研究结果表明: 分子结构可以用来调控薄膜中分子相互作用对发光过程的影响，从而进一步提高有机发光二极管的效率[4]。2008 年，日本九州大学的adachi 小组率先提出了内量子效率高达100%的热活化的延迟荧光机理，并将初步的实验结果发表在adv. mater.上，在接下来的两年多时间里，先后有近百种热活化延迟荧光材料被合成，并且多数获得了较高的发光效率。在这些工作中，比较典型有器件外量子效率分别高达19.5%和12.5%的蓝光材料dmac-dps 和红光材料, 而后该小组发表在nature 上的绿光材料4cz ipn 又被不同的小组分别优化到25%和29.6%的器件外量子效率。可以说，到目前为止，各种单色光延迟荧光材料的器件效率均可以达到与磷光材料相当的水平。台湾pi-tai chou 研究组报道了外量子效率高达7.7%的非混合的分层发光峰位于550 nm 的黄绿光激基复合物oled。adachi 小组又报道了更为高效的绿光激基复合物发光，该发光由m-mtdata 和ppt 分别作为给体和受体材料，获得了高达10%的外量子效率[5]。2011 年， adachi 等首次实现了热活化延迟荧光（tadf）器件，通过分子设计使得化合物具有足够小的单线态和三线态的能量差，其三线态激子可以通过吸收环境的热量，实现三线态到单线态的反系间穿越（risc）从而发射延迟荧光。基于 tadf 这一机理的红、绿、蓝光器件的外量子效率（eqe）都远远超过了第一代传统的发光器件。至此，在不需要借助稀有金属重原子的前提下，利用全有机材料，人们获得了廉价的三线态激子利用途径，为低成本高效器件的开发创造了前提[6]。2015 年c.s. lee 研究组在adv. mater.上发表的由tapc 和dptpcz 分别作为给受体的发光峰位于503 的外量子效率高达15.4%的蓝绿光激基复合物发光。2015 年 12，adachi 等在《自然通讯》杂志上刊登了以三聚咔唑为给体，三嗪为受体的 tadf 材料 dact-ii，三聚咔唑能有效降低分子间聚集，且在非掺杂固态薄膜下就体现出了很强的延迟荧光特性，与经典tadf 材料 4cz ipn 对比，
2. 研究内容和预期目标
本文着重于以咔唑为结构单元的TADF材料的分子设计及其性能的研究 。首先对OLED器件构成与TADF三重态激子的光致发光的基本原理进行介绍, 然后综述了OLED TADF的发展历程，阐明其最新研究进展与待解决问题。针对其发光效率不高，寿命短的问题，本文设计了以咔唑为基本单元第一步通过亲电取代反应目标在咔唑九号位引入烷基，以此部分作为给电子基，然后通过重结晶的方法进行提纯；第二步为亲电取代反应，目标在第一步产品的三号位引入含吡啶磺酰基作吸电子基，第三步在酸性条件下用NBS对咔唑另一个3号位进行溴化，最后再用咔唑亲核取代溴生成目标产物。对产物作红外、氢谱表征，确定其结构；作紫外、循环伏安、PL、CV、低温磷光等表征分析其光物理性质。最后针对产物具体性能讨论其在生活中的应用与对OLED TADF未来发展的意义。
3. 研究的方法与步骤
本文研究方法主要为文献法与实验法结合。首先在查阅相关文献基础上确定合成路线，然后预测实验每一步可能产生的结果，其次进行实验，记录实验数据，对实验结果进行分析评估并进行性能检测，最后完成毕业论文。
4. 参考文献
[1]邱勇. 有机光电材料研究进展与发展趋势[j].前沿科学(季刊),2010,04(3):9-15
[2]李晨森, 任忠杰, 闫寿科.热活性延迟荧光材料的设计合成及其在有机发光二极管上的应用[j].科学通报，2015,60:2989-3004
[3]曹镛;陶洪;邹建华;徐苗;兰林锋.金属氧化物薄膜晶体管及其在新型显示中的应用[j].华南理工大学学报(自然科学版),2012(10):1-11
5. 计划与进度安排
（1）2022-2-20~2022-2-27（第一周）学会使用中外文数据库。利用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。
（2）2022-2-27~2022-3-5（第二周）进实验室清理仪器，准备开题报告。
（3）2022-2-27~2022-3-12（第二、三周）在查阅文献基础上，写出开题报告。
