磷光铱配合物合成路线
在有机电致发光过程中, 受到自旋统计的限制, 单线态激子和三线态激子生成比例为1:3, 所以充分利用来自三线态和单线态, 尤其是三线态的发光即合成高效率的磷光发射材料是提高器件效率的重要途径之一.
磷光有机电致发光首先由吉林大学Ma教授及美国普林斯顿大学的Forrest课题组提出, 此后重金属配合物磷光材料及其器件的研究获得了快速发展. 在配合物磷光材料中, 铱(Ir)配合物性能最优. 由于红光材料光学带隙窄, 配体选择困难, 以及红光体系中强的π-π相互作用而导致红光淬灭现象, 使得红色磷光材料的发展相对于绿色磷光材料明显落后.
2003年, 日本Tsuboyama研究组通过调节配体结构合成了一系列Ir(III)配合物, 其中三(1-苯基异喹啉)合铱Ir(piq)3性能最优, 其发射峰值为620 nm,掺杂在4,4’-N,N’-二咔唑基联苯(CBP)中制备的有机发光二级管(OLED)最大亮度可达11000 cd·m-2,最大功率效率8.0 lm·W-1,色坐标(0.68, 0.32), 成为经典的红色磷光材料. 同年, 台湾清华大学刘瑞雄研究团队在Ir(piq)3中引入第二配体乙酰丙酮, 制备了红色磷光材料二(1-苯基异喹啉) (乙酰丙酮)铱(piq)2Ir(acac),基于(piq)2Ir(acac)的OLED, 在20 mA·cm-2下外量子效率为8.46%, 色坐标(0.68, 0.32).2006 年, 华南理工大学Cao教授研究组通过引入辅助配体2-(2H-1,2,4-三唑-3-yl)嘧啶(pt)制备了配合物(1-piq)2Ir(pt),将2%的(1-piq)2Ir(pt)掺杂在硅氧烷封端的聚烷基芴(PFO-poss)主体中获得了高效的红光磷光器件, 其外量子效率为10.4%, 在10.8 mA·cm-2下发光效率为9.4 cd·A-1.2011年报道的一种新型的红色磷光材料则是以1-苯基异喹啉(piq)的衍生物1-吡咯异喹啉(priq)为辅助配体, 1-(4-甲苯基)-3-甲基-咪唑为主配体, 合成了Ir(III)配合物(mpmi)2Ir(priq),其发光峰在592 nm, 掺杂在磷氧型的主体材料中,效率达到43.6 lm·W-1,色坐标为(0.60, 0.39), 位于浅红光发光范围内.
1-苯基吡唑(ppz)是一种典型的强场环金属配体. Ir(ppz)3是一种低温蓝色磷光发射材料(发射波长422 nm), 但在室温下不发光. 2008年, Ma教授研究组以1-苯基吡唑为第一配体, 引入了辅助配体二苯甲酰甲烷(dibenzolymethane), 制备了配合物(ppz)2Ir(dbm),使光谱红移165 nm, 获得了室温黄光磷光材料.
太原理工大学物理与光电学院许慧侠等人合成了一种新型红色磷光配合物二(1-苯基咪唑) (1-苯基异喹啉)合铱((ppz)2Ir(piq)),通过核磁共振氢谱(1H NMR)对其结构进行了表征, 通过紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱、荧光光谱、低温磷光光谱、循环伏安法及含时密度泛函理论(TD-DFT)对其光物理性能及能级结构进行了研究. 制备了一系列基于(ppz)2Ir(piq)的电致发光器件, 研究了(ppz)2Ir(piq)的电致发光性质. 结果表明, (ppz)2Ir(piq)的UV-Vis 吸收峰主要位于296、342、395 和460 nm, 固态粉末的室温磷光发射峰位于618 nm, 在2-甲基四氢呋喃(2-MeTHF)溶液中其低温磷光发射峰位于598 nm, 其三线态能级(ET)为2.07 eV. (ppz)2Ir(piq)的最高占据轨道(HOMO), 其主要定域于配体ppz和金属Ir(III)上, 最低未占据轨道(LUMO)主要定域于配体piq上. (ppz)2Ir(piq)的HOMO和LUMO 能级分别为-5.92和-3.62 eV. 基于(ppz)2Ir(piq)电致发光器件的优化掺杂浓度为8%-12% (w), 最大电致发光谱峰位于616 nm,最大电流效率约10 cd·A-1, 最大功率效率为4.44 lm·W-1,色坐标保持在(0.65, 0.35)附近, 是一种潜在的饱和红光磷光材料.