铱配合物合成路线
有机电致发光器件(OLED)具有驱动电压低(只需3-10 V的直流电压)、发光亮度和发光效率高、视角宽、响应速度快、制备过程简单以及重量轻等特点,在平板显示等领域占有重要地位.
1987年, 美国EastmanKodak公司的Tang等人开创性地制备了双层有机薄膜器件, 其最高亮度达到1000 cd·m-2(10 V),量子效率1%photon/electron (1.5lm·W-1),受到工业界和科技界的广泛重视, 带来了OLED 研究的热潮. 1990年, 英国剑桥大学的Burroughs等人用简单的旋转涂膜的方法将聚苯撑乙烯(PPV)的预聚体制成薄膜, 在真空干燥下转化成PPV薄膜, 成功地制得了单层结构的聚合物电致发光器件, 该器件具有制作简单、稳定性高、柔韧性好等特点. 1997年日本Idemitsu Kosan 公司成功研制了单色有机电致发光显示器件.同年, 日本Pioneer Electronics公司开发出了第一个商品化OLED产品———汽车通信信息系统仪表. 1999年9月, 使用了先锋公司多色有机电致发光显示器件的摩托罗拉手机大批量上市, 深受市场欢迎. 10月Sanyo Electric公司和美国的Eastman Kodak公司又共同研发了一款6cm的全彩面板, 并宣称它可以扩展至76 cm的大小.2003年台湾地区的奇美和日本IBM合资的IDT公司率先发表了20英寸的主动式OLED面板, 轰动一时. 2004 年, 爱普生用最新的喷墨彩色技术试制出业界最大画面尺寸的40英寸全彩PLED面板. 接着, 2005年5月三星电子在SID展示40英寸用白光加RGBW滤光片制作的小分子OLED电视.2007年, 韩国LG电子和荷兰Philips合资的LG.Philips LCD公司,发表了全球第一款14.1英寸的可挠式OLED面板, 相当于A4纸张大小.
有机电致发光器件的结构一般属于夹层式结构, 即发光层被两侧电极夹着并且至少一侧为透明电极以便获得面发光. 一般使用的阳极多为氧化铟-氧化锡玻璃电极(ITO), 阴极多为Mg：Ag合金. 根据有机膜的功能,器件结构主要分为单层、双层和多层器件结构. 多层器件结构中, 除了有中间的发光层外, 还在发光层与电极之间加入了载流子注入层和载流子传输层等, 以促进发光层与电极间的良好附着性,控制载流子的传输,控制电子和空穴在发光层中的复合, 降低启动电压,提高发光效率并增加器件的稳定性.
虽然OLED已经开始得到应用, 但仍存在成本高、使用寿命短以及发光材料品种少等问题. 目前的研究主要分为器件制作和材料开发两个方面. 在各种材料中, 发光材料仍是OLED研究的重点. 发光材料按发光机理来分,包括荧光材料和磷光材料. 荧光材料的研究和应用较多, 但在电致发光中, 当激子激发有机发光物质的分子时, 按照统计原则会有25%的单重态激子和75%的三重态激子. 对于荧光发光材料, 只能利用占25%的单线态激子. 如果充分利用三线态激子的能量, 将会使器件的效率得到大大提高. 因此, 将具有高效率的磷光材料应用到电致发光器件中成为当前的研究热点.磷光材料中, 有机金属配合物尤其是中心离子为d6和d8族的金属离子如铂(Pt2+)、铱(Ir3+)、锇(Os2+)等的配合物, 由于它们强烈的自旋轨道耦合, 使得其配合物的单线态激子和三线态激子混杂, 三线态具有某些单线态特征,三线态激子的对称性被破坏,缩短了磷光寿命,减少了磷光猝灭, 增强了磷光效率. 其中, 铱(III)配合物因其三线态寿命较短, 具有较好的发光性能,能在室温下发出较强的磷光而受到关注. 铱配合物中研究最多的是以2-苯基吡啶及其衍生物为配体的铱配合物, 最早报道的是三(2-苯基吡啶)铱Ir(ppy)3绿色磷光材料. 现已报道了发绿、红、蓝等颜色的多种铱配合物.
另外, 二嗪铱配合物较2-苯基吡啶铱配合物有更长的器件寿命, 二嗪中的氮电子云较碳原子的突出, 增加了和其它分子的相互作用, 提高了能量转移效率. 2003 年Cheng等人首先报道了吡嗪铱类磷光配合物红光材料的优异性质.将载流子传输基团引入到配合物上能改善配合物的载流子的传输性, 提高发光效率.但对于二嗪类配合物,这方面的研究还未见报道.
北京大学化学与分子工程学院于晓航等人设计合成了空穴传输性咔唑基团修饰的吡嗪配体, 2,3-二(4-(9-咔唑基甲基)苯基)-5-甲基吡嗪(CzMPMP)及其铱配合物Ir(CzMPMP)2(acac)(acac: 乙酰丙酮). 用核磁共振(NMR)、质谱、元素分析等方法对其进行了表征,并用紫外-可见吸收光谱、液相和固相光致发光光谱对其光学性质进行了研究. 通过与没有咔唑取代基的2,3-二苯基-5-甲基吡嗪铱配合物Ir(DPMP)2(acac)进行对照, 说明咔唑基团对配合物的光学性质有显著影响. 不含咔唑取代基的配合物Ir(DPMP)2(acac)的固态光致发光光谱中存在很强的激活双体(excimer)峰, 而Ir(CzMPMP)2(acac)的固态光致发光光谱中未发现有激活双体峰; 并且在溶液中, 含有咔唑取代基的配合物Ir(CzMPMP)2(acac)较Ir(DPMP)2(acac)的光致发光强度有显著提高. 这些结果说明咔唑基团的空间位阻可以有效阻止配合物成膜时产生激活双体, 从而消除发射峰红移现象并提高发光效率.