[发明专利]一类金属配合物及在有机电致发光器件中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的金属配合物及其在有机发光器件中的应用。具体涉及一类近红外发光的过渡金属配合物和包含这类材料的有机发光器件，属于有机发光显示技术领域。 

背景技术

波长范围从700到1500纳米的一段波谱被称作近红外区。有将近50%的太阳能落于该区域；1.31和1.55微米的近红外光源能使光纤的损耗降到最低；另外，生物体组织主要成分血红蛋白和水对650到900nm波长范围内的光吸收最弱。因此，开发近红外材料和技术对于能源、通讯、生物成像、传感及显示等诸多领域都具有重要的推动作用。 

近红外材料，根据近红外线与物质作用方式的不同，可分为近红外吸收、反射和发射材料等。其中近红外吸收材料是最常见的一类近红外材料，广泛用于存储、防伪、光疗和太阳能电池等。近红外反射材料则广泛用作红外反射镜或热反射器的涂料，可涂在船舶的甲板、衣服、帐篷及一些室内外的物品上以反射太阳光，起到降温节能的作用。近红外发光材料的应用范围十分广泛，在夜间显示、隐身技术、光纤通讯和生物成像等领域均显示出巨大的应用潜能和广阔的市场前景，但波长超过800nm的高效率发光材料十分稀缺，已有的研究工作主要集中于无机材料。与无机材料相比，有机材料具有加工工艺简单、材料来源丰富、光学特性易调节等优点，因此，近两年来掀起了开发有机近红外发光材料的研究热潮。 

目前见诸报道的近红外发光材料大体可分为纯有机分子、纳米晶、稀土金属配合物及过渡金属配合物四大类。 

纯有机分子型近红外材料一般具有大π结构或D-A结构（Donor-Acceptor），Wang等人（Chem.-Asian J.2010,5,1006-1029）和Escobedo等人（Curr.Opin.Chem.Biol.2010,14,64-70）已对其进行了详尽地综述。将此类材料用于有机发光器件（Organic Light-Emitting Diodes，OLEDs）时，由于发光来自于激发单线态（S₁→S₀），器件效率一般不高。2011年，Emami等人（Opt Express2011,19,3619-3626）报道基于一类A-D-A寡聚物的OLED器件发光位于900~1150nm，最高外量子效率η_EQE=3.3%（电流密度J=2×10^-2mA/cm²），几乎已达到这类材料的极限。 

纳米晶，又称量子点，是随着纳米科技的发展而新兴的一类发光材料。独特的纳米尺寸效应和介电限域效应使得量子点具有可调的发光波长和较高的量子产率，但毒性和稳定性也是在发展此类材料时不容忽略的问题。最近，Sun等人（Nat Nanotechnol2012,7,369-373）报道基于PbS量子点的OLED器件最高外量子效 率达到2%，比此前报道的数据提高了两倍。 

稀土金属配合物是一类较传统的近红外发光材料，以Nd、Yb、Er、Pr、Po等稀土金属为中心离子，具有特征的线状光谱，但发光的量子效率较低（<1%）。2011年，Katkova等人（J.Mater.Chem.2011,21,16611-16620）报道基于镱配合物的OLED器件发光位于982nm，功率效率达到1.22mW/W，较此前的研究有很大的提高。 

过渡金属配合物则是以有铱、铂、锇、铜等过渡金属为中心金属原子的一类磷光发光材料。这类材料发射波长易调，量子效率较高，但成本也高，且依据中心金属原子的不同，配合物的发光波长和效率等会呈现出较大差异。目前以Graham等人（Chem.Mater.2011,23,5305-5312）报道的基于铂卟啉衍生物Pt-Ar₄TBP的OLED器件性能最高，发光位于764nm，最大外量子效率η_EQE=9.2%。 

综上所述，四类材料中以过渡金属配合物的OLED器件效率最高，但这类材料也存在亟需解决的问题——效率滚降。以Pt-Ar₄TBP为例，尽管其器件最大外量子效率高达9.2%，却是在电流密度J<1×10^-2mA/cm²下获得的；当电流密度增大到10mA/cm²时，η_EQE已经降到峰值的一半，而在1000mA/cm²，器件几乎不发光。不解决这一问题无法满足实际应用的要求。