窄光谱磷光配合物的设计及电致发光性能

doi:10.7503/cjcu20210537

高等学校化学学报 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (12): 3571.doi: 10.7503/cjcu20210537

窄光谱磷光配合物的设计及电致发光性能

张慧东¹, 谷盼盼¹, 张芳¹, 都明旭², 叶开其²(), 刘宇²()

^1.辽东学院化工与机械学院, 化学工程与工艺系, 丹东 118003
^2.吉林大学化学学院, 超分子结构与材料国家重点实验室, 长春 130012

收稿日期:2021-07-27 出版日期:2021-12-10 发布日期:2021-09-23
通讯作者: 刘宇 E-mail:yekq@jlu.edu.cn;yuliu@jlu.edu.cn
作者简介:叶开其, 男, 博士, 教授, 主要从事有机合成及单晶结构解析研究. E-mail: yekq@jlu.edu.cn
基金资助:
辽宁省自然科学基金(20180550958);辽宁省教育厅科学研究经费(LNSJYT201909);国家自然科学基金(51773078)

Design and Electroluminescence Properties of Narrow-spectrum Phosphorescent Complexes

ZHANG Huidong¹, GU Panpan¹, ZHANG Fang¹, DU Mingxu², YE Kaiqi²(), LIU Yu²()

^1.Department of Chemical Engineering and Technology，School of Chemical Engineering and Machinery，Eastern Liaoning University，Dandong 118003，China
^2.State Key Laboratory of Supramolecular Structure and Materials，College of Chemistry，Jilin University，Changchun 130012，China

Received:2021-07-27 Online:2021-12-10 Published:2021-09-23
Contact: LIU Yu E-mail:yekq@jlu.edu.cn;yuliu@jlu.edu.cn
Supported by:
the Natural Science Foundation of Liaoning Province, China(20180550958);the Scientific Research Fund of Liaoning Provincial Department of Education, China(LNSJYT201909);the National Natural Science Foundation of China(51773078)

摘要/Abstract

摘要：

通过对螯合配体及辅助配体的设计与筛选, 构筑了一种全新的天蓝光铱金属配合物(MeFPyPy)₂Ir(dipcMePy)(简称MFPMP), 实现了三重态配体中心、三重态金属-配体电荷转移和/或三重态配体-配体电荷转移跃迁类型混合比例较优化的发光过程. 以MFPMP作为发光体的磷光有机电致发光器件实现了半峰宽为52 nm, 最大发光波长为476 nm的窄光谱、单峰型、高亮度、高效率天蓝光发射, 并在1000 cd/m²的实用亮度下保持了25%以上的外量子效率(EQE), 与目前报道的最高水平有机电致发光器件性能相当. 本工作为进一步开发色纯度更高、更具有实用性的磷光配合物发光材料提供了一条可行的途径.

关键词: 有机电致发光, 铱金属配合物, 胍, 窄光谱, 色纯度

Abstract:

Through the design and screening of cyclometalated（C^N） ligands and auxiliary ligands， a new sky blue iridium metal complex （MeFPyPy）₂Ir（dipcMePy）（MFPMP） was constructed， where the optimized proportion of ³LC and ³MLCT/³LLCT transition has been achieved. The MFPMP-based PhOLED realizes narrow spectrum， single peak， high brightness and high efficiency sky blue EL emission with a half peak width of 52 nm and a maximum emission wavelength of 476 nm， achieving an external quantum efficiency（EQE） of more than 25% at a practical luminance of 1000 cd/m²， which can be comparable to that of the highest-level OLEDs reported so far. This work provides a feasible way for further developing the phosphorescent complex materials with higher color purity and more practicability.

Key words: Organic electroluminescence, Iridium metal complex, Guanidine, Narrow spectrum, Color purity

中图分类号:

O614

TrendMD:

张慧东, 谷盼盼, 张芳, 都明旭, 叶开其, 刘宇. 窄光谱磷光配合物的设计及电致发光性能. 高等学校化学学报, 2021, 42(12): 3571.

ZHANG Huidong, GU Panpan, ZHANG Fang, DU Mingxu, YE Kaiqi, LIU Yu. Design and Electroluminescence Properties of Narrow-spectrum Phosphorescent Complexes. Chem. J. Chinese Universities, 2021, 42(12): 3571.

图/表 10

Scheme 1 Synthetic procedure of MFPMP

Fig.1 ORTEP plot(A) and packing structures(B, C) of MFPMP by X?ray diffraction

Table 1 Crystal data and structure refinement parameters for MFPMP

Complex	MFPMP	Volume/nm³	3.3517（2）
Formula	C₃₅H₃₆F₄IrN₇	Z	4
Molecular weight	823.3	D_c/（g·cm^-3）	1.631
Crystal system	Monoclinic	Temperature/K	273
Space group	C2/c	μ/mm^-1	4.042
Crystal size/mm	0.38×0.34×0.31	Reflections collected	35977
a/nm	2.10231（7）	Independent reflections	5296（R_int=0.0464， R_sigma=0.0298）
b/nm	1.24947（4）	R_f， R_w（F²）（all data）	R₁=0.0218， wR₂=0.0512
c/nm	1.62509（6）	R_f， R_w（F²）［I>2σ（I）］	R₁=0.0209， wR₂=0.0508
α/（°）	90	GoF	1.064
β/（°）	128.2640（10）	CCDC No.	1860302
γ/（°）	90

Fig.2 UV?Vis absorption(left) and PL(right) spectra of MFPMP in CH2Cl2 at room temperaturePL spectra of PPF films doped with 5% MFPMP. Insets: (A) PL spectrum of MFPMP in THF at low temperature(77 K); (B) transient PL spectra of PPF films doped with 5% MFPMP.

Fig.3 Molecular orbital diagrams with selected isodensity frontier molecular orbitals mainly involved in the electronic transitions of MFPMP

Table 2 Density functional theory results of MFPMP

E_T1^a/eV	E_HOMO/eV	E_LUMO/eV	H?L^b（%）	³MLCT^c（%）	³LLCT^c（%）	³LC^c（%）
2.80	-5.55	-1.57	81	22.64	67.17	6.12

Fig.4 TGA thermogram(A) and DSC thermogram(B) of MFPMP

Fig.5 Cyclic voltammetry curves of MFPMP

Fig.6 Energy level diagram(A) and EL spectra of PhOLED B5(B) and chemical structures for the materials used in PhOLED B5(C)Inset in (B): photographs of PhOLED B5 illuminating at 100 and 1000 nit respectively.

Fig.7 Current density?voltage?luminance(J?V?L) curves(A) and power efficiency(PE)?luminance(L)?external quantum efficiency(EQE) curves(B) of PhOLED B5

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