1. 研究目的与意义
20世纪80年代, Tang和VanSlyke 开创性地制备了超薄多层电致发光二极管. 之后, 有机发光二极管(OLED)在平面显示和照明等领域的潜在应用受到人们广泛的关注.近年来，OLED 技术飞速发展。2001 年，索尼公司研制成功13英寸全彩OLED显示器，证明了OLED 可以用于大型平板显示；2002 年，日本三洋公司与美国柯达公司联合推出了采用有源驱动OLED 显示的数码相机，标志着OLED 的产业化又迈出了坚实的一步；2007 年，日本索尼公司推出了11 英寸的OLED 彩色电视机，率先实现OLED 在中大尺寸、特别是在电视领域的应用突破。除了在显示领域的应用，白光OLED 作为一种新型的固态光源也得到了广泛关注。2006 年，柯尼卡美能达技术中心开发成功了1000 cd/m2初始亮度下发光效率64 lm/W、亮度半衰期约1万小时的OLED 白色发光器件，展示了OLED 在大面积平板照明领域的前景[1]。但是，根据目前对OLED的研究进展分析， 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%.基于贵金属包含的磷光发射材料的第2代OLED通过贵金属与其配体间的自旋轨道耦合（SOC）综合利用单重态（25%）和三重态（75%）激子，IQE可达100%，但磷光发射材料仍存在一些问题，如Ir、Pt等金属价格昂贵，OLED在高电流下会出现效率滚降现象，要求高效且稳定的制备技术难度较大。面对如此迫切的形势，人们尝试各种方法来提高荧光OLED的单重态激子产率，其中一种方法成为该领域的研究热点——热激活延迟荧光（TADF）。TADF材料发展史上的一些重大研究进展: 1961年, Parker和Hatchard首次在四溴荧光素中发现TADF现象; 1980年, Blasse和McMillin首次合成出金属Cu(I) 掺杂的TADF 化合物; 1996 年, Berberan-Santos和Garcia证实了在富勒烯中有延迟荧光,首次利用氧气和温度探测到TADF现象; 2009年, Endo等人首次把Sn(IV) 包含的TADF材料应用于OLED器件, 并测试了其光电性能[2]; 2012年, Uoyama 等人报道了利用2，4，5，6-四( 9-咔唑基) -间苯二腈制备出超过90%的内荧光效率和20% 左右的外发光效率的OLED[3]; 同年, Adachi课题组取得重大突破, 把TADF基OLED的外量子效率(EQE)提高到19.3%±1.5%, 打破了荧光OLED的极限, 接近磷光OLED; 接着他们又成功合成了从蓝光到红光的TADF材料, 其中, 蓝光和绿光TADF基OLED的EQE分别达到19.5%和17.5%, 显示出替代贵金属磷光材料的巨大潜力；2014年，Kim 和Lee 采用混合主体(9,9'-(1,3- 苯基) 二-9H-咔唑(mCP)和3,3",5,5"-四(3-吡啶基)-1,1':3'1"-三联苯(BmPyPb))，得到的基于4CzIPN的绿光TADF OLEDs的最大EQE为28.6%，采用4,6-二(3,5-二-3-吡啶苯基)-2-甲基嘧啶(B3PYMPM)取代BmPyPb作共主体的OLED在较低开关电压3.0 V时能进一步把最大EQE提高至29.6%，最大电流效率为94.5 cd/A；2015年，Kippelen课题组用5%(质量百分比)4CzIPN掺杂新的双极性主体材料 mCPSOB 制备蓝光TADF OLED， 电致发光效率为81 cd/A， EQE高达26.5%， 在10 cd/m2时只需较低的激发电压(3.2 V)，在高电流密度时仍然有较高的效率, 在1000cd/m2时仅减小到21.5%；2016年，刘振等人报道了以DMAC-DPS作为器件的发光层， 分别对其厚度以及器件的空穴传输层和电子传输层进行了优化，制备了结构简单的非掺杂型高效蓝光器件, 其最大外量子效率是14.3%，最大功率效率是26.8 lm W-1，然后进一步以DMAC-DPS为主体材料， 蓝色荧光材料2,5,8,11-四-叔-丁基苝(TBPe)为客体材料制备了高效的TADF材料敏化蓝光器件，器件的最大外量子效率为12.7%，最大功率效率为22.9 lm W-1。为了获得高效的TADF材料, 一般的方法是设计具有分子内电荷转移(ICT)效应的双极分子。在一个ICT分子中, 最高占有分子轨道(HOMO) 和最低未占分子轨道(LUMO)分别位于电子给体基团(D)和电子受体基团(A)上。这样, 材料分子的HOMO和LUMO容易实现分离, 从而导致较小的ΔEST。另外，作为优良的TADF材料, 还需要有较高的荧光量子效率[4]。近年来，研究发现砜基能增强荧光,二苯基砜有强的吸电子基团并含有扭转角，作为主体材料、电子传输材料或荧光材料用于制作高效OLEDs. Zhang[5]等人设计了6种9,10-二氢吖啶/DPS衍生物作为TADF材料. PXZ-DPS和DMAC-DPS都含有DPS受体和不同的PPZ， 吩噁嗪(PXZ)和9,9-二甲基-9,10-二氢吖啶(DMAC)给体的效率最高，PLQY都高达80%，其OLED的最大EQE分别为19.5%和17.5%；亮度高达1000 cd/m2时，EQE也能维持在16.0%。 因为1CT和3CT的能隙较窄，而局域激发三重态3LE的能量高于3CT，所以这种预扭曲芳香族分子DMAC-DPS有很高的蓝色发光效率。目前，虽然TADF材料具有优异的光电性能，并且该领域在近年来取得了巨大的进展，但TADF材料和器件的研究还处于早期阶段，比如蓝光和绿光TADF OLEDs在分子内D-A体系的发光效率最高, 但由于波长的增加使非辐射衰减增加, 从而导致红光和橙光TADF材料的高发光效率较低，那么制备高效红橙光和全色TADF OLED将是重要研究方向之一；外量子效率最能反映器件内的工作机理和本质，如何提高器件的量子效率是提高器件性能的根本。本课题根据分子设计理论，设计合成基于咔唑双取代的吡啶砜类TADF材料及对其结构性能表征，分析研究改善已有合成基于咔唑双取代的吡啶砜类TADF材料的方法，有效提高这类材料的综合性能。本课题的研究为设计性能优异的新型TADF材料提供一定的参考。
2. 研究内容和预期目标
本论文要求学生在查阅文献的基础上，设计合成一种含咔唑结构单元的有机光电功能材料。
研究确定具体的合成工艺条件，对产物的的结构进行表征，并对其基本的光电性能进行评价。
具体研究内容如下： 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。
3. 研究的方法与步骤
4. 参考文献
[ (1) Pope, M.; Kallmann, H. P.; Magnante, P. Electroluminescence inOrganic Crystals. J. Chem. Phys. 1963, 38, 2042?2043.(2) Tang, C. W.; VanSlyke, S. A. Organic electroluminescent diodes.Appl. Phys. Lett. 1987, 51, 913?915.(3) Friend, R. H.; Gymer, R. W.; Holmes, A. B.; Burroughes, J. H.;Marks, R. N.; Taliani, C.; Bradley, D. D. C.; Santos, D. A. D.; Bredas, J.L.; Logdlund, M.; Salaneck, W. R. Electroluminescence in conjugatedpolymers. Nature 1999, 397, 121?128.(4) Baldo, M. A.; O’Brien, D. F.; Thompson, M. E.; Forrest, S. R.Excitonic singlet-triplet ratio in a semiconducting organic thin film.Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1999, 60, 14422?14428.(5) Rothberg, L. J.; Lovinger, A. J. Status of and prospects for organicelectroluminescence. J. Mater. Res. 1996, 11, 3174?3187.(6) Brown, A. R.; Bradley, D. D. C.; Burroughes, J. H.; Friend, R. H.;Greenham, N. C.; Burn, P. L.; Holmes, A. B.; Kraft, A. Poly(p-phenylenevinylene) light-emitting diodes: Enhanced electrolumines-cent efficiency through charge carrier confinement. Appl. Phys. Lett.1992, 61, 2793?2795.(7) Swanson, L. S.; Shinar, J.; Brown, A. R.; Bradley, D. D. C.; Friend,R. H.; Burn, P. L.; Kraft, A.; Holmes, A. B. Electroluminescence-detected magnetic-resonance study of polyparaphenylenevinylene(PPV)-based light-emitting diodes. Phys. Rev. B: Condens. MatterMater. Phys. 1992, 46, 15072?15077.(8) Baldo, M. A.; O’Brien, D. F.; You, Y.; Shoustikov, A.; Sibley, S.;Thompson, M. E.; Forrest, S. R. Highly efficient phosphorescentemission from organic electroluminescent devices. Nature 1998, 395,151?154.(9) Adachi, C.; Baldo, M. A.; Thompson, M. E.; Forrest, S. R. Nearly100% internal phosphorescence efficiency in an organic light-emittingdevice. J. Appl. Phys. 2001, 90, 5048?5051.(10) Su, S.-J.; Sasabe, H.; Pu, Y.-J.; Nakayama, K.-i.; Kido, J. TuningEnergy Levels of Electron-Transport Materials by NitrogenOrientation for Electrophosphorescent Devices with an ‘Ideal’Operating Voltage. Adv. Mater. 2010, 22, 3311?3316.(11) Kim, M.; Lee, J. Y. Engineering the Substitution Position ofDiphenylphosphine Oxide at Carbazole for Thermal Stability andHigh External Quantum Efficiency Above 30% in Blue PhosphorescentOrganic Light-Emitting Diodes. Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 4164?4169.(12) Wang, Q.; Oswald, I. W. H.; Yang, X.; Zhou, G.; Jia, H.; Qiao,Q.; Chen, Y.; Hoshikawa-Halbert, J.; Gnade, B. E. A Non-DopedPhosphorescent Organic Light-Emitting Device with Above 31%External Quantum Efficiency. Adv. Mater. 2014, 26, 8107?8113.(13) Udagawa, K.; Sasabe, H.; Cai, C.; Kido, J. Low-Driving-VoltageBlue Phosphorescent Organic Light-Emitting Devices with ExternalQuantum Efficiency of 30%. Adv. Mater. 2014, 26, 5062?5066.
5. 计划与进度安排
（1）2018-3-5~2018-3-16（第1、2周）在查阅文献资料的基础上，写出开题报告。
（2）2018-3-19~2018-6-3（第3周到第13周）完成合成实验、结构表征及性能测试。
（3）2018-6-4~2018-6- 24（第14到16周）撰写毕业论文并答辩。
