基于联苯并呋喃硅杂环戊二烯的新型OLED材料的研究

孙海洋，程大兴，于法喜

（烟台九目化学制品有限公司，山东烟台 264006)

有机电致发光主要指的是受到电场与电流环境因素的影响，有机材料当中注入载流子，从而产生发光的情况，从电能转化为光能，属于热转化的一个过程。早在20世纪中期，国外学者专家便发现了电致发光现象，但一直处于发展研究阶段，实际应用价值不高。直到20世纪90年代初，发光材料所制备的有机电致发光二极管的出现，使得有机发光材料的实用性大幅度提升，也使得人们对OLED材料投入了大量的实践研究，促进了该材料的发展与应用，随后，OLED材料的发展空间进一步扩大，因为OLED小分子材料的具体应用时间比较早，因此，通常OLED一般指小分子。

1 有机电致发光材料简述

有机电致发光二极管具备自发光、无须背光源，其可视角度较大、厚度较薄、反应比较迅速，适用于较高温度范围以及柔性面板，构造与制备流程比较简单。有机分子结构的设计与组装为有机材料提供广阔的选择范围，OLED技术也是被应用到下一代平面显示器当中的新兴技术。当前OLED比较常用的结构便是日本公司所推崇的“三明治”结构，其主要是由电极正极与ITO相连，氧化物的厚度比较薄，属于透明的半导体，与金属阴极，形成与三明治类似的结构，其结构主要包含了发光层、电子传输层以及空穴传输层，当电压适当的情况下，阴极电荷与正极空穴便会相结合，发生光亮，结合不同的配方，会产生红、蓝、绿等三种原色，从而构成基本色彩显示成像。

2 有机电致发光材料具体分类

电子与空穴在电场环境作用影响下，经两端电极注入有机电致发光分子当中，在传输过程中会对材料的性能产生一定的影响。发光材料可根据不同的颜色，具体分为蓝光发光材料、绿光发光材料以及红光发光材料。发光材料是OLED当中极为重要的材料，通常满足以下条件：首先，其具备很高的荧光特性与量子效率，发射光谱波长通常在400～700m的可见光波范围之内。半导体性能优良，电子传输与空穴传输均能满足，可在厚度为几十纳米的薄层上方成膜，不会产生针孔。具有很好的光与热稳定性，可有效避免在实际运行过程中出现变质的情况[1]。

2.1 蓝光发光材料

蒽类：当引入大基团以后，能够减少低分子间的堆积密度，被扭曲的共平面结构有效减少了分子共轭程度。芴类：引入烷基链能够有效增加分子的色纯度与溶解性，且具备较好的量子产率与热稳定性，制作为发光器件，其性能优良。其他芳香化合物：聚苯衍生物化合物是可被应用于OLED中的新型蓝光材料。

芳胺类化合物中，芳胺基团有着很强的电力能力，比较容易形成分子内推拉结构，也具备很强的电子传输能力，但是蓝光材料有着较强的偶极矩，会对纯色度产生影响。随着技术的不断发展与更新，对于蓝光材料也有了进一步的深入研究，可改变其分子结构，对材料的性能进行调节，制备出性能相对较好的材料，但是无法将蓝光材料的色纯度与发光效率统一结合起来。随着未来科研技术的不断发展，会得到发光效率与色纯度更高的蓝光材料[2]。

2.2 绿光发光材料

绿光材料是最早被投入到市场当中，实现商业化的材料，柯达公司所提出的金属配合物绿光材料羟基喹啉铝（Alq3）便是非常好的EL材料。其玻璃化转变温度高达175℃，其次，其自身可传输电子，被广泛应用于实际生产当中。其属于比较稳定的金属化合物，为了缓解无机物和有机物之间的界面断裂，将其放置在阴极与空穴传输层之间，其分子结构与球形比较相似，这样的结构也能够避免和有机物结合，从而形成电荷转移化合物。

2.3 红光发光材料

红光材料通常不容易饱和，其主要是因为，人眼对于光的感受程度呈非线性的，最为敏感的波长为555nm，属于绿光的范围，红光材料波长红移时，便会有部分波长逐渐超过700nm，当进入到人眼看不到的近红外区，会浪费发光器件的能量，同时也降低其效率，红光材料发光的波长逐渐蓝移时，便会有部分波长会进入绿光范围，导致色纯度逐渐降低。红光发光体系之间会存在较强的相互作用，当分子之间的距离逐渐减少，荧光效率会逐渐降低，相互作用会不断增强，可通过掺杂红光染料以及采用稀土离子配合物为激活剂获得红色发光。

3 含硅有机电致发光材料

3.1 电子结构的独特性

硅杂环戊二烯和环戊二烯的电子结构存在很大的不同，前者的HOMO轨道能级显著低于后者，主要是因为噻咯环当中比较特殊的轨道之间相互作用。与其他杂环化合物相比，硅杂环戊二烯的整体吸电子能力更突出。硅杂环戊二烯具有最低能级与最高能级，因此，可引入硅杂环戊二烯单元构建特殊的电子结构。

3.2 2，3，4，5四取代硅杂环戊二烯类OLED材料

通常的有机电致发光材料在溶液当中的发光强度会比固态时强，但是后来发现硅杂环戊二烯在溶液当中几乎不发光，固态情况下，发光强度会大幅度增加，这便是AIE效应。四苯基硅杂环戊二烯在溶液状态下分子之间的作用力比较弱，单线态能量会以非辐射能量形式耗散。如果分子处于凝聚或者固态时，分子之间的作用力会逐渐增强，3，4苯基自由转动便会受到一定限制，其非辐射能量耗散会逐渐减少，荧光发射能耗不断增加，因此，在固体状态下，荧光显著增强[3]。

4 结果与讨论

对联芳香体系之间的不同平面进行固定，能够有效消除不同构象之间的转变，从而获得分子结构，提升光学性能。为了保障电子调节能力处于理想状态，在骨架结构当中引入主族元素进行调节，其具备以下特点：配位数具备多样化特点、轨道之间相互作用，结构特征明确，与不含主族元素共轭材料相比较，新材料有着较强的功能与性质。为了确定化合物的结构，对化合物进行了单晶结构测试，可得出硅杂环戊二烯环和苯并呋喃属于共平面的，化合物12当中两侧呋喃环具有非对称性特点，也是与杂硅环戊二烯类存在的最大不同之处，这是联苯并呋喃硅杂环戊二烯比较独特的结构。

5 结束语

通过实践与论述，能够得出联苯并呋喃硅杂环戊二烯体系可以有效满足有机电致发光材料的实际应用要求，如稳定性良好、量子产率高等。将硅元素引入联苯并呋喃体系中，为有机电致发光材料的研究设计提供了新思路与新方向。