【摘要】：熱活化延遲熒光(TADF)高分子能夠同時兼顧熒光高分子的低成本和磷光高分子的高效率,在印刷OLED顯示方面具有潛在的應用前景。但是,目前TADF高分子的研究主要集中在470-600 nm區(qū)間,缺乏600 nm以上的紅光報道。因此,本論文采用主體/客體一體化的分子設計原則,將紅光TADF單元引入到高分子主體的側鏈或主鏈,發(fā)展了系列紅光TADF高分子,通過三線態(tài)能級、HOMO能級、激發(fā)態(tài)壽命和發(fā)光顏色的調控,成功地實現(xiàn)了高效率、低驅動電壓、小效率滾降和良好色純度的紅光發(fā)射。主要研究內容如下:(1)針對聚芴三線態(tài)能級較低的問題,采用在主鏈中引入3,3'-二甲基二苯醚的途徑,將高分子主體的三線態(tài)能級由2.16 eV提高至2.58 eV,并以此為基礎設計合成了基于芴和3,3'-二甲基二苯醚共聚物的側鏈型紅光TADF高分子。在膜態(tài)下,所有聚合物主要體現(xiàn)來自于TADF客體的紅光發(fā)射,延遲熒光壽命為126-191 us。其中,PFDMPF-R05獲得最優(yōu)器件性能,最大發(fā)射峰為606nm,色坐標為(0.57,0.42),100尼特下的電流效率、功率效率和外量子效率分別為3.6cd/A、0.61m/W 和 1.95%。(2)針對器件驅動電壓過高的問題,采用給電子能力更強的咔唑單元來代替芴,設計合成了基于咔唑和3,3'-二甲基二苯醚共聚物的側鏈型紅光TADF高分子。所有聚合物都表現(xiàn)出明顯的熱活化延遲熒光現(xiàn)象,相應激發(fā)態(tài)壽命為145-161 us。其中,PCzDMPE-R07實現(xiàn)了紅光發(fā)射,最大發(fā)射峰為607 nm,色坐標為(0.56,0.43),100尼特下的電流效率、功率效率和外量子效率分別為5.6 cd/A、2.4 lm/W和2.87%。同時,得益于芴到咔唑的轉變,高分子主體的HOMO能級由-6.03 eV增加到-5.92 eV,有效地改善了空穴的注入能力,相應紅光器件的啟亮電壓由10 V降低到5 V左右,功率效率提升了 3倍左右。(3)針對器件效率滾降嚴重和紅光色純度差的問題,通過共用三苯胺單元,將紅光TADF客體融合到高分子空穴傳輸材料TFB中,設計合成了兩類主鏈型紅光TADF高分子。和側鏈型紅光TADF高分子相比,其延遲熒光壽命降低了大約3個數(shù)量級,且PL光譜紅移。因此,TFB-TPAAQ10-PFO獲得了良好的紅光色純度,最大發(fā)射峰為626 nm,色坐標為(0.61,0.38)。同時,相應器件表現(xiàn)出小的效率滾降,100尼特下的電流效率、功率效率和外量子效率分別提升至5.4 cd/A、4.0 lm/W 和 4.05%。
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN383.1;TB34
【圖文】：

激發(fā)態(tài)是分子高能不穩(wěn)定的狀態(tài)，容易以各種方式失去過多的激發(fā)能，重新逡逑回到低能和穩(wěn)定的狀態(tài)，從而實現(xiàn)激發(fā)態(tài)的失活或衰變，其詳細過程可以通過雅逡逑布隆斯基圖表示（圖１．１）。而對于電致發(fā)光過程，首先是在電場的作用下，電子逡逑由陰極、空穴由陽極分別注入，繼而電子和空穴以跳躍式在有機材料中傳輸，電逡逑子和空穴（統(tǒng)稱為載流子）在庫侖力作用下于某一位置（通常為發(fā)光層）進行復合形逡逑成激子，激子以輻射的形式衰減，從而實現(xiàn)發(fā)光。由于在電致發(fā)光過程中不存在逡逑電子翻轉的問題，根據(jù)量子自旋統(tǒng)計規(guī)律，一般情況下形成單線態(tài)激子和三線態(tài)逡逑激子的初始比例為１：３［１３－｜６］，其激子的失活和衰變過程同樣可以由雅布隆斯基圖逡逑說明。逡逑ＶＲ逡逑ＶＲ邐＾逡逑□邐ｆ邋／ｃ逡逑ｓ，邐ｇ逡逑…邐邋丁邋■0逡逑0邋：邋＝邋１＾邋＇逡逑Ｓ邋二二ｍ邋二二ｚ！邋Ｓｚｉｉ邐邐逡逑圖１．１分子激發(fā)和失活的雅布隆斯基圖逡逑１．１．３熒光、磷光和熱活化延遲焚光（ＴＡＤＦ）逡逑在合適的條件下，單線態(tài)激子和三線態(tài)激子均可通過輻射衰減實現(xiàn)光的發(fā)逡逑射。熒光、磷光和熱活化延遲熒光是激子輻射躍遷的三種方式（圖１．２），是分子逡逑從激發(fā)態(tài)失活到低能級狀態(tài)所釋放的能量。根據(jù)卡莎規(guī)則對于多重態(tài)的分逡逑子

激發(fā)態(tài)是分子高能不穩(wěn)定的狀態(tài)，容易以各種方式失去過多的激發(fā)能，重新逡逑回到低能和穩(wěn)定的狀態(tài)，從而實現(xiàn)激發(fā)態(tài)的失活或衰變，其詳細過程可以通過雅逡逑布隆斯基圖表示（圖１．１）。而對于電致發(fā)光過程，首先是在電場的作用下，電子逡逑由陰極、空穴由陽極分別注入，繼而電子和空穴以跳躍式在有機材料中傳輸，電逡逑子和空穴（統(tǒng)稱為載流子）在庫侖力作用下于某一位置（通常為發(fā)光層）進行復合形逡逑成激子，激子以輻射的形式衰減，從而實現(xiàn)發(fā)光。由于在電致發(fā)光過程中不存在逡逑電子翻轉的問題，根據(jù)量子自旋統(tǒng)計規(guī)律，一般情況下形成單線態(tài)激子和三線態(tài)逡逑激子的初始比例為１：３［１３－｜６］，其激子的失活和衰變過程同樣可以由雅布隆斯基圖逡逑說明。逡逑ＶＲ逡逑ＶＲ邐＾逡逑□邐ｆ邋／ｃ逡逑ｓ，邐ｇ逡逑…邐邋丁邋■0逡逑0邋：邋＝邋１＾邋＇逡逑Ｓ邋二二ｍ邋二二ｚ！邋Ｓｚｉｉ邐邐逡逑圖１．１分子激發(fā)和失活的雅布隆斯基圖逡逑１．１．３熒光、磷光和熱活化延遲焚光（ＴＡＤＦ）逡逑在合適的條件下，單線態(tài)激子和三線態(tài)激子均可通過輻射衰減實現(xiàn)光的發(fā)逡逑射。熒光、磷光和熱活化延遲熒光是激子輻射躍遷的三種方式（圖１．２），是分子逡逑從激發(fā)態(tài)失活到低能級狀態(tài)所釋放的能量。根據(jù)卡莎規(guī)則對于多重態(tài)的分逡逑子

＊板逡逑圖１．３邋ＯＬＥＤ器件結構逡逑如圖１．３所示，這種將發(fā)光層和各種功能層夾在陰極和陽極的結構，稱為三逡逑明治夾層結構。最初是由柯達公司的鄧青云博士發(fā)明，后來隨著材料的開發(fā)、為逡逑了優(yōu)化及平衡器件的各項性能，引入了多種不同作用的功能層�，F(xiàn)在經(jīng)典的逡逑ＯＬＥＤ器件結構，除了陰極、陽極和發(fā)光層外，還包含能降低器件的開啟和工作逡逑電壓的電子注入層和空穴注入層、平衡載流子遷移速率的電子傳輸層（空穴阻擋逡逑層）和空穴傳輸層（電子阻擋層）。逡逑電致發(fā)光器件的性能參數(shù)主要包含：發(fā)光效率，發(fā)光亮度，色坐標和壽命。逡逑發(fā)光效率，分為內量子效率、外量子效率、電流效率和功率效率。內量子效逡逑率是指器件中所產生的所有光子的總數(shù)與注入的電子空穴對數(shù)量之比，而外量子逡逑效率是指在某一個方向上器件發(fā)射出來的光子數(shù)與注入的電子空穴對的數(shù)量之逡逑比。內量子效率反映的是留在器件內部形成激子并復合發(fā)光的效率，而外量子效逡逑率反映的是器件對外的發(fā)光效率。外量子效率與內量子效率的關系可以由以下公逡逑式描述。逡逑ＥＱＥ邋＝邋＊１邋ｉｎｔ邋ｎ邋ｏｕｔ＝邋Ｙ邋ｎ邋ｒ邋ｎ邋ＰＬ邋ｎ邋ｏｕｔ逡逑ＥＱＥ為外量子效率

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