1. 研究目的与意义
有机发光二极管（OLED）因其具有重量轻、对比度高、视角宽、亮度高、响应时间快、色域宽、功耗低和不需要背光等优点受到了学术界和产业界广泛地关注。经过多年的发展，绿色和红色磷光OLED已经满足了显示的要求。然而，蓝光OLED的使用寿命和效率仍然不足。这主要是因为蓝光OLED具有较高的三重态能级，所以就需要三重态能级更高的主体材料对其进行敏化，但是目前具有较高三重态能级的且热稳定性较好的主体材料比较缺乏，在一定程度上阻碍了OLED的发展。所以，合成一种新型的具有高三线态能级的主体材料就显得尤为重要。
2. 课题关键问题和重难点
在过去的三十年中，有机发光二极管（OLED）由于其轻薄、可弯曲、自发光、快速响应等优点而引起了极大的关注，但是蓝光OLED器件的性能一直不太理想，究其原因，主要是蓝光OLED材料具有较高的三重态能级，这就需要三重态能级更高的主体材料对其进行敏化，但是目前具有较高三重态能级且热稳定性较好的主体材料还比较缺乏，在一定程度上限制了OLED技术的进一步发展。
有机发光二极管(OLED)由于其低功耗和潜在的长使用寿命，有望用于下一代显示器和照明。然而，尽管付出了所有的努力，蓝色OLED仍然是进一步应用OLED的瓶颈。尽管有机电致磷光发射器的功耗明显低于荧光发射器，但具有长寿命的蓝色磷光OLED (PHOLEDs)很少。为了提高PHOLEDs的工作寿命，Forrest等人提出了一种等级掺杂结构来抑制三态极化子的湮灭，从而得到了在1000 cd m-2时T80寿命(初始亮度到80%的时间)为213 h的蓝色器件。然而，该器件的外量子效率(EQE)约只有9.5%，远低于先前报道的蓝色PHOLEDs的最大值。因此，迫切需要寻找新的方法来设计高效、稳定的蓝色发射器。
3. 国内外研究现状（文献综述）
作为显示和照明技术最具竞争力的候选产品之一，有机发光二极管（ Organic Light-Emitting Diode, OLED）[1]因其实现高效率的同时具有质量轻，色纯度高，视角宽，响应速度快等点，受到越来越多的关注。自 2008 年初 SONY 的商用 OLED 电视首次亮相以来，现代OLED 产品相继出现在市场上，其中包括手机（iPhone X 的 OLED 显示屏）、车载显示器、数字相机、大屏电视、增强型虚拟和混合现实（Augmented Reality (AR), Virtual Reality(VR)和 Mixed Reality (MR)）以及灵活的电子应用。
纵观 OLED 的发展，受限于自旋统计规律，第一代荧光 OLED 只能利用 25%的三重态激子发光，其外量子效率（External Quantum Efficiency, EQE）最多达到约 7.5%[2]。为了实现100%的激子利用率，人们利用贵重金属元素开发了第二代磷光 OLED，由于存在重原子效应，单三重态之间的自旋轨道耦合效应（Spin-Orbit Coupling, SOC）大大增强，使原本跃迁禁阻的三重态激子辐射成为可能[3]。但是磷光 OLED 当中存在的重金属价格昂贵、不可再生且污染环境，不利于商业化生产。在这种情况下，第三代 TADF OLED 材料应运而生 [4, 5]。TADF 分子具有小的单线态-三线态能级差，在环境热等刺激下，激发的三线态激子可以通过反向系间窜越过程到达单线态，进而辐射发光，理论上可以实现100%的IQE[6]。目前，TADF OLED 可以实现与磷光材料相媲美的优异性能，已经引起人们广泛关注[7]。
TADF 与传统的荧光和膦光差别在于其发光存在两种不同的成分：瞬时荧光（Prompt Fluorescence, PF）和延迟荧光（Delayed Fluorescence, DF）。在瞬时荧光机制中，位于基态（Singlet Ground State, S0）的激子在受到激发后跃迁至单重态激发态（Singlet Excited State,S1），进而辐射发出荧光，所以其寿命与传统荧光同处于纳秒级范围。而在延迟荧光机制中，受激产生的三重态激子（Excited Triplet State, T1）不能直接回到基态发光，而是通过反向系间窜越过程到达 S1 态，然后从 S1 态退激辐射跃迁发出延迟荧光，其寿命为微妙级。虽然这两种发光机制寿命不同，但都是从 S1 到 S0 的辐射跃迁，所以它们具有相似的光谱[8,9]。
4. 研究方案
为实现主体材料的主要功能，蓝光主体材料应满足以下要求:（1）主体材料应具有2.7 eV以上的高三线态能级(ET)，以避免能量从掺杂剂回流到主体;（2）最高已占分子轨道(HOMO)及最低未占分子轨道(LUMO)能级和附近层的能级保持恒定，从而减少电荷注入垒与应用所需要的电压;（3）材料的电荷迁移率应当满足条件并相对稳定，从而让复合区可以充分的分布于不同发射层中;（4）主体材料的发射光谱需要与发射器的吸收光谱重叠进行能量传递;（5）高热、形态和化学键稳定性是延长器件寿命所必需的为了满足蓝色荧光粉和TADF发射器所要求的主体材料标准，人们开发了许多主体材料，极大地提高了蓝色荧光和TADF-OLED的外量子效率和器件寿命。然而，高效蓝光OLED器件的寿命还不够长，有必要进一步探索设计策略和新的化学结构。因此，研究蓝光OLED的高三线态能级主体材料的进展，并提出最有前途的方法来解决与蓝光OLED相关的器件缺点和可改进之处尤为关键。
三线态激子的有效利用对于高效OLED的发展具有重要意义。实现高kRISC的最佳策略之一是最小化最低激发单线态和三线态之间的能隙。在表现出强电荷转移（CT）特征的化合物中，即通常在D-A或D-A-D型化合物中，可以获得较低的ΔEST值。D和A片段之间具有较大的二面角，因此，HOMO和LUMO的空间间隔较大。通常用于合成TADF材料的吩噁嗪或吖啶作为给体与受体相比确实显示出较大的二面角（~70-90）。虽然这种方法有效地降低了ΔEST，但它随后降低了辐射衰减（kr），并且使最低三线态和单线态激发态都具有很强的CT特性，这会对自旋轨道耦合产生不利影响，因为根据El-sayed规则，纯CT态之间的自旋转换是被禁止的。因此，这种材料设计可能无法保证快速RISC。为了解决这个问题，需要第三个局部激发（LE）三线态的参与。促进三线态到单线态转化的另一种替代方法是设计具有更强LE特性的三线态化合物。后者可以通过构建具有较少扭曲的分子几何结构的化合物来实现，例如通过使用咔唑（Cz）给体单元。Cz由于其优越的稳定性和良好的电荷传输特性，在光电器件中的应用极具潜力。未取代的Cz具有较弱的给电子性质，并与受体形成较小的二面角（~40-50），除非在第一和/或第八位置引入甲基等位阻基团。此外，具有不对称D-A-D结构的化合物有助于形成混合CT和LE状态，从而提供有效的RISC。2010年，Jiang等提出以苯为核心结构连接Cz和间三联苯基单元，合成了DQC和PTC，它们被用作单层溶液处理蓝色磷光器件的主体材料。此外，分子独特的星形结构大大增强了这些材料的热稳定性，而非平面结构有助于将三线态能隙保持在非常高的水平。使用这些材料作为蓝色三线态主体材料，在单层结构下显示出12.8 cd A-1的最大发光效率，在双层结构下最大发光效率为25.7 cd A-1,与其他OLED材料相比性能突出。
5. 工作计划
1、12月26日——1月12日开题阶段：通过导师的指导和建议，确定毕业设计的题目，并且阅读课题的相关资料，了解背景和意义，根据老师下达的任务书完成开题报告。
2、2月13日——3月26日完成开题报告。通过开题报告，对论文的框架和内容有一个大体的构思，并在指导老师的帮助下，整理相关资料、补学空白知识点，做好撰写论文的前期准备工作。
3、3月27日——4月16日论文撰写阶段：在导师指导下撰写论文，仔细进行格式审查，论文查重、修改。 4、4月17日——4月28日准备答辩阶段：准备答辩工作包括收集论文中出现的问题，并查资料找到解决方案，准备并熟悉答辩的PPT。
