实验室朱旭辉教授团队：含蒽单元的有机电子传输材料的耐热性及其OLED器件特性研究

有机电子传输材料(electron-transportmaterial, ETM)是OLED器件的基本组成部分，协助电子从阴极注入到发光层，避免由阴极和发光层直接接触而引起的发光猝灭。同时，ETM影响电致发光效率、工作电压和长期稳定性等OLED特性。面向应用需求，ETM须具备以下特点：（1）低LUMO能级，如引入缺电子的氮杂环，有利于电子注入；（2）在热蒸发下，形成稳定的非晶态薄膜。其玻璃化转变温度Tg ≥ 120 ℃；（3）与8-羟基喹啉锂配合物（Liq）掺杂，作为高迁移率电子传输层（≥ 10-4 cm2/V-1·s-1），提升OLED稳定性；（4）强耐热性。除了高热分解温度（Td）之外，还需经受住长达约240-300 小时的连续热蒸发周期，具有挑战性。为此，须避免残留的低热分解温度的有机小分子杂质，以及在高真空和高温条件下，容易产生解离的潜在的水、有机溶剂分子，以及离子盐等。

蒽衍生物在OLED功能材料的发展史中占据重要地位。早期，双（萘基）蒽因具有双极性，并且显示出三线态-三线态湮灭（TTA）发光特性，而用来作为高性能蓝光发光层主体。虽经持续迭代，蒽基蓝光主体依然是当下OLED产品中不可或缺的功能材料。另外，通过引入强吸电子基团或缺电子的氮杂环，蒽基衍生物亦可作为OLED电子传输材料。蒽具有低三重态能级（ET » 1.8 eV），因此避免蒽基电子传输材料和绿色/红色磷光发光层之间的能量转移显得尤其重要。蒽衍生物的原料来源广泛，方便易得。在蒽的9,10-位引入（杂）芳环基团，导致分子结构严重扭曲，阻碍了与发光层之间的强相互作用，为设计制备高性能含蒽单元的有机电子传输材料提供了可能。

因此，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室朱旭辉教授，与广东阿格蕾雅光电材料有限公司合作开展了系列含蒽单元的有机分子电子传输材料的研究（如图1所示），重点关注其合成纯化、耐热性及其OLED器件稳定性。

图 1：所研究的含蒽单元的有机电子传输材料的分子结构

2-(3-(10-(萘-2-基)-蒽-9-基)苯基)-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪（NaAn-m-TRZ，图1a）作为电子传输材料，其Tg和Td（0.5%失重）分别为150 /413℃，HOMO » – 5.76 eV，LUMO » – 2.84 eV。与Liq掺杂电子迁移率（μe）高达7.19 × 10-4 cm2 V-1 s-1。在模拟OLED热蒸发条件下（@ 335℃ & 1.7×10-6torr，图2），对NaAn-m-TRZ进行了48 h耐热实验。经观察样品耐热前后颜色、1H NMR和HPLC表征（图3），NaAn-m-TRZ在长时间受热后，并未发现明显分解。

图2. 模拟产线蒸镀条件下耐热稳定性的试验过程

图3. NaAn-m-TRZ 在模拟产线蒸镀条件下耐热稳定性试验前（a）和后（b）的高效液相色谱图。色谱柱：C18（5 µm, 250 × 4.6 mm）。流动相：甲醇/异丙醇 = 70/30 (V/V)，流速：1.0 mL/min，运行时间：60 min。温度：40 ℃。检测波长（UV）：254 nm。

以耐热前后的NaAn-m-TRZ样品分别作为ETM，应用于底发射蓝光OLED器件，在ca. 1100 nits亮度条件下，实现了低工作电压（3.4 V），LE= 5.5 cd/A，EQE ≈ 6.2%，和长寿命 LT95 ≈ 450 h @1000 nits （图4）。

图4 耐热前后的NaAn-m-TRZ在 25℃ 测试时的器件寿命

近期，我们还合成制备了另一种9-(m-二苯基膦酰基苯基)蒽基取代的有机电子传输材料，如图1所示的化合物PO-An。在模拟OLED热蒸发条件下（@ 285 ℃ & 2.0 × 10-6torr），HPLC等测试表明， PO-An经受住240 h的耐热试验，相关OLED器件表征正在进行中。

相关研究成果 以“2-(3-(10-(naphth-2-yl)-anthracen-9-yl)phenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazineas a promising electron-transport material for OLEDs”为题发表在“2025 International Conferenceon Display Technology”，其中通讯作者为朱旭辉教授，第一作者为谭海见博士生。该研究工作得到了国家重点研发计划（2021YFB3602702）、国家自然科学基金广东联合项目（U1801258）、广东省能源与信息高分子材料基础研究卓越中心与广东省重点领域研发计划（2019B010924003）的资助。

 原文链接：https://sid.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/sdtp.18818