一种有机晶体材料、有机晶体材料的制备方法及其应用与流程

本发明涉及有机半导体领域，具体涉及一种有机晶体材料、有机晶体材料的制备方法及其应用。

背景技术：

1、有机半导体材料的合成与优化以多种类型的有机分子合成为主，通过不同配体及基团优化，实现不同能级上的电子注入与传输能力。在晶体中引入缺陷是无机半导体材料调控与优化领域的一种常用方法。如中国专利cn111139527a中公开了一种有机晶体材料的制备方法、有机晶体材料和发光元件，该技术方案中公开的有机晶体材料具有活化的三线态能级，可以实现直接吸收三级态能量，构建此类有机晶体材料的主客体材料均为金属配合物，金属原子选自li、be、al、zn、ga、os、er、ir、pt、re、ru，配体为8-羟基喹啉类、羟基苯并噻唑类、羟基苯并恶唑类、酚基吡啶类、多联吡啶类或苯基吡啶类中的一种。金属配合物具有相似的三配位的分子结构，加热退火实现了有机晶体材料的制备。金属配合物相较于有机小分子具有较高的升华温度，因此制备过程中需要较高的加热退火温度，而且金属配合物相较于有机小分子具有比较高的合成成本。

2、已有的晶体制备过程为在惰性环境中，将相对叠放的两片金属配合物无定形掺杂膜加热退火，随后冷却室温。其中金属配合物的无定形掺杂膜由真空蒸镀获得，制备过程漫长，原材料损耗大，并且真空蒸镀对设备的要求高，因此技术推广存在难度。同时通过现有专利文献中的晶体制备方法得到的有机晶体材料，其中晶体的排布的方向错杂，晶体材料表面的粗糙度较大，对于下一步的有机半导体器件的制备不友好。

技术实现思路

1、为解决上述背景技术中存在的问题，本发明提供了一种有机晶体材料，包括主体材料和客体材料，

2、所述主体材料的结构如通式（ⅰ）所示：

3、（ⅰ），

4、其中，a、b各自独立地选自0或1，且所述a、b中至少有一项为1；ar1环、ar2环和ar3环各自独立地表示取代或未取代的c6-c60的单环芳基或稠环芳基、取代或未取代的c4-c60的单环杂芳基或稠环杂芳基中的一种，当上述ar1环、ar2环、ar3环上存在取代基团时，所述取代基团分别独立选自氢、c6-c60的单环芳基、c6-c60的稠环芳基、c2-c60的单环杂芳基、c2-c60的稠环杂芳基、c1～c36的链状烷基、c1～c36的烷氧基、氰基、氨基、卤素；

5、所述客体材料的结构如通式（ⅱ）所示：

6、（ⅱ）

7、其中，m代表金属，选择al、zn、ga、os、er、ir、pt、re、ru中的一种，配体为乙酰丙酮，(l^z)选自苯基吡啶类、苯基喹啉类、噻吩吡啶类、苯并噻吩吡啶类、苯基吡唑类、8-羟基喹啉类、羟基苯并噻唑类、羟基苯并恶唑类、酚基吡啶类、多联吡啶类的一种；n表示0、1或2中的一个。

8、进一步地，所述如通式（ⅰ）

9、中选择如下结构式中的任意一种：

10、。

11、进一步地，所述如通式（ⅰ）所示的主体材料选自化合物ⅰ-1～化合物ⅰ-207中的任意一种：

12、

13、

14、

15、

16、

17、

18、

19、

20、

21、

22、

23、

24、

25、

26、

27、

28、

29、

30、

31、

32、

33、

34、

35、

36、

37、

38、。

39、进一步地，所述(l^z)选自如下结构式中的任意一种：

40、。

41、进一步地，如通式（ⅱ）所示的客体材料为化合物ⅱ-1～化合物ⅱ-40中的任意一种：

42、

43、

44、

45、

46、

47、

48、

49、。

50、一种有机晶体材料的制备方法，包括如下步骤：

51、采用溶液法获得主体材料和客体材料的无定形掺杂膜；

52、在惰性环境中，将石英片覆盖的主体材料和客体材料的无定形掺杂膜加热退火，随后冷却至室温，得到所述有机晶体材料。

53、进一步地，所述主体材料与客体材料的无定形掺杂膜的厚度为50-3000 nm。

54、进一步地，所述无定形掺杂膜中客体材料的掺杂浓度为1%到50%。

55、进一步地，在退火过程中保持石英片与无定形掺杂膜之间紧密接触。

56、一种有机光电器件，包括如上所述的有机晶体材料。

57、相比现有技术，本发明的有益效果在于：

58、1、本发明公开的一种新型的有机晶体材料，将常见的热活化延迟荧光有机小分子和金属配合物作为主客体材料混合通过溶液法制备无定形薄膜，随后加热退火获得。有机晶体材料的制备方法简单高效。本发明使用的tadf有机小分子具有合成工艺成熟，合成成本低的优势。

59、2、本发明的制备方法获得了缺陷容忍度高、表面粗糙度低的有机掺杂晶体，实现了对有机晶体材料性能的灵活调控；本发明公开的一种有机晶体材料具有吸收光谱范围扩展，以及低能量激发的特征，具有应用于有机光电器件的潜力，例如有机电致发光器件以及有机太阳能电池器件。

60、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种有机晶体材料，其特征在于，包括主体材料和客体材料，

2.根据权利要求1所述的一种有机晶体材料，其特征在于，所述如通式（ⅰ）

3.根据权利要求2所述的一种有机晶体材料，其特征在于，所述如通式（ⅰ）所示的主体材料选自化合物ⅰ-1～化合物ⅰ-207中的任意一种：

4.根据权利要求1所述的一种有机晶体材料，其特征在于，所述(l^z)选自如下结构式中的任意一种：

5.根据权利要求4所述的一种有机晶体材料，其特征在于，如通式（ⅱ）所示的客体材料为化合物ⅱ-1～化合物ⅱ-40中的任意一种：

6.根据如权利要求1-5任一项所述的一种有机晶体材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种有机晶体材料的制备方法，其特征在于，所述主体材料与客体材料的无定形掺杂膜的厚度为50-3000 nm。

8.根据权利要求6所述的一种有机晶体材料的制备方法，其特征在于，所述无定形掺杂膜中客体材料的掺杂浓度为1%到50%。

9.根据权利要求6所述的一种有机晶体材料的制备方法，其特征在于：在退火过程中保持石英片与无定形掺杂膜之间紧密接触。

10.一种有机光电器件，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的有机晶体材料。

技术总结
本发明涉及有机半导体领域，具体涉及一种有机晶体材料、有机晶体材料的制备方法及其应用，包括主体材料和客体材料，所述主体材料的结构如通式（Ⅰ）所示：（Ⅰ），所述客体材料的结构如通式（Ⅱ）所示：（Ⅱ）。本发明公开的一种新型的有机晶体材料，将常见的热活化延迟荧光有机小分子和金属配合物作为主客体材料混合通过溶液法制备无定形薄膜，随后加热退火获得。有机晶体材料的制备方法简单高效。本发明使用的TADF有机小分子具有合成工艺成熟，合成成本低的优势。

技术研发人员：王嘉璇,毕海,张赫铭,柯链宝
受保护的技术使用者：季华实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13