【摘要】：自1987年鄧青云等人首次以蒸鍍的方法發(fā)現(xiàn)共軛有機(jī)發(fā)光材料的電致發(fā)光現(xiàn)象以來,一批又一批的科研工作者為了有機(jī)電致發(fā)光材料的發(fā)展與應(yīng)用付出了艱辛的努力。第一代有機(jī)電致發(fā)光器件(OLEDs)主要以小分子的熒光材料為主,該類材料只能利用單重態(tài)激子進(jìn)行輻射發(fā)光,因此器件效率普遍較低。第二代OLEDs主要是以重金屬有機(jī)配合物為主的磷光電致發(fā)光器件,該類材料可以通過自旋軌道耦合效應(yīng)達(dá)到100%的激子利用率,因此可以得到較高的器件效率,綠光和紅光磷光材料的發(fā)展非常迅速,其器件效率得到飛速提升,器件壽命也逐步提升至實際應(yīng)用的水平,但是藍(lán)光磷光電致發(fā)光材料的研究開發(fā)相對比較滯后,器件壽命也沒有達(dá)到實際應(yīng)用的要求。第三代OLEDs是熱致延遲熒光(TADF)材料,該類材料的三重態(tài)激子可以通過反系間竄越過程轉(zhuǎn)換為單重態(tài)激子,這樣可以將激子利用率從25%提升至100%,隨著對該類材料的深入研究,高效率的綠光、黃光和橙光TADF材料被相繼開發(fā)出來,但是這類器件的效率滾降普遍比較嚴(yán)重,尤其是藍(lán)光和深藍(lán)光TADF材料,不但效率較低,器件的效率滾降也比較嚴(yán)重。另外第二代和第三代OLEDs在制作上都需要較為復(fù)雜的摻雜工藝,增加了實際應(yīng)用的生產(chǎn)成本,這也大大限制了這兩類材料的實際應(yīng)用。因此設(shè)計一類制作工藝簡單、器件效率較高、效率滾降較小的非摻雜有機(jī)電致發(fā)光材料成為目前亟待解決的問題。本文以常用的蒽基團(tuán)為核心,在9和10位鍵接不同的給電子和吸電子基團(tuán)設(shè)計了一類有機(jī)電致發(fā)光材料,通過結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化調(diào)控,并對器件高效率的機(jī)理進(jìn)行了深入的研究,最終得到一系列具有優(yōu)異器件性能的深藍(lán)光有機(jī)電致發(fā)光材料,詳細(xì)的內(nèi)容如下:1.設(shè)計合成了兩個以蒽為中心基團(tuán),在9和10位分別鍵接上給電子基團(tuán)(三苯胺和二苯胺)和吸電子基團(tuán)(4,6-二苯基三嗪)的有機(jī)電致發(fā)光材料TPAAnTrz和DPAAnTrz。兩個化合物都具有很好的熱穩(wěn)定性,薄膜狀態(tài)的熒光量子效率分別為56%和65%。通過蒸鍍的方法制備了兩個非摻雜的有機(jī)電致發(fā)光器件。兩個器件的最大電流效率分別為13.21 cd A~(-1)和10.31 cd A~(-1),并且在高亮度下依然可以維持較高的效率,幾乎沒有效率滾降。2.通過引入給電子能力較弱的苯基咔唑,以及改變苯基咔唑的鍵接位置設(shè)計合成了三個藍(lán)綠光的有機(jī)電致發(fā)光材料3CzAnTrz、pCzAnTrz和m CzAnTrz。三個化合物好的熱穩(wěn)定性和高的薄膜熒光量子效率使其可以直接制備成非摻雜的有機(jī)電致發(fā)光器件。三個器件的最大電流效率分別為13.34 cd A~(-1)、11.19 cd A~(-1)和8.74 cd A~(-1),最大功率效率分別為11.59 lm W~(-1)、9.25 lm W~(-1)和6.44 lm W~(-1),最大外量子效率分別為5.44%、5.54%和4.71%,并且在高亮度下依然可以維持較高的效率,幾乎沒有效率滾降。三個器件的電致發(fā)光光譜峰值分別為488 nm、479 nm和475 nm,表現(xiàn)為藍(lán)綠光發(fā)射。3.通過引入吸電子能力較弱的氰基吡啶基團(tuán),設(shè)計合成了兩個天藍(lán)光的有機(jī)電致發(fā)光材料3CzAnPyCN和pCzAnPyCN,兩個化合物都具有很好的熱穩(wěn)定性,薄膜狀態(tài)的熒光量子效率分別為65%和61%。用兩個材料制備了非摻雜的有機(jī)電致發(fā)光器件,器件均表現(xiàn)為天藍(lán)光發(fā)射,兩個器件的最大電流效率分別為17.73 cd A~(-1)和14.18 cd A~(-1),最大功率效率分別為15.40 lm W~(-1)和13.12 lm W~(-1),最大外量子效率分別為8.07%和8.13%,并且兩個非摻雜器件在高亮度下的效率滾降比較小。4.通過引入吸電子能力更弱的對氰基苯,設(shè)計合成了兩個藍(lán)光的有機(jī)電致發(fā)光材料3CzAnBzt和pCzAnBzt,兩個化合物都具有很好的熱穩(wěn)定性,薄膜狀態(tài)的熒光量子效率分別為52%和59%。用兩個材料制備的非摻雜的有機(jī)電致發(fā)光器件表現(xiàn)出優(yōu)異的性能,兩個器件的最大外量子效率分別為10.06%和9.23%,并且兩個非摻雜器件具有較小的效率滾降,在亮度為1000 cd m~(-2)時器件效率依然可以維持在較高的水平。兩個器件的色坐標(biāo)為(0.14,0.14)和(0.14,0.10),分別為純藍(lán)光和深藍(lán)光發(fā)射。5.通過在苯環(huán)的間位引入一個或者兩個咔唑基團(tuán),增加位阻效應(yīng)減弱分子間的π-π堆積,設(shè)計合成了兩個深藍(lán)光的有機(jī)電致發(fā)光材料m CzAnBzt和m2CzAnBzt,兩個化合物都具有很好的熱穩(wěn)定性,薄膜狀態(tài)的熒光量子效率分別為63%和53%。用兩個材料制備的非摻雜的有機(jī)電致發(fā)光器件表現(xiàn)出優(yōu)異的性能,兩個器件的最大電流效率分別為5.71 cd A~(-1)和6.20 cd A~(-1),最大功率效率分別為4.91 lm W~(-1)和5.40 lm W~(-1),最大外量子效率分別為7.95%和7.36%。兩個器件的色坐標(biāo)為(0.15,0.07)和(0.15,0.09),為深藍(lán)光發(fā)射。6.通過引入具有位阻效應(yīng)的對二甲基苯增大分子之間的扭曲,減弱分子間的電荷轉(zhuǎn)移設(shè)計合成了兩個深藍(lán)光的有機(jī)電致發(fā)光材料2M-ph-pCzAnBzt和2M-pCzAnBzt,兩個化合物都具有很好的熱穩(wěn)定性,薄膜狀態(tài)的熒光量子效率分別為65%和60%。以兩個材料制備的非摻雜的有機(jī)電致發(fā)光器件表現(xiàn)出優(yōu)異的性能,兩個器件的最大電流效率分別為5.95 cd A~(-1)和4.95 cd A~(-1),最大功率效率分別為5.43 lm W~(-1)和4.57 lm W~(-1),最大外量子效率分別為10.44%和8.08%。兩個器件的色坐標(biāo)為(0.151,0.057)和(0.151,0.061),為深藍(lán)光發(fā)射。
【圖文】：

TADF 的器件的外量子效率也有了紅外幾乎覆蓋了整個可見光區(qū)域，其中天藍(lán)%[29,30]，已經(jīng)可以與磷光有機(jī)電致發(fā)光器件對比較緩慢，器件效率一直處于較低水平。嚴(yán)重的效率滾降，器件穩(wěn)定性較差，器件壽程。示領(lǐng)域已經(jīng)逐漸顯露出可以取代液晶平板顯高的對比度、低耗電、響應(yīng)速度快等。搭載以及電視機(jī)都已經(jīng)相繼量產(chǎn)，但是目前 OLE成本較高，另外現(xiàn)階段有機(jī)電致發(fā)光器件的和深藍(lán)光器件的低效率一直制約著 OLEDs 的效率低滾降的有機(jī)電致發(fā)光藍(lán)光和深藍(lán)光材

分子扭曲減弱分子間相互作用，另一方面 Si 原子可以有效小分子的共軛長度。Kwon 等人[35]通過以蒽為核心基團(tuán)外圍合成了一個熒光材料 1-6，其固態(tài)的熒光發(fā)射光譜的峰值料（圖 1-4）。該化合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）高達(dá) 168 °C）。理論計算表明，具有四面體結(jié)構(gòu)的四苯基硅烷基團(tuán)與 80°，這種扭曲的分子骨架可以有效的抑制分子間的相互作軛體系，該化合物同其他蒽基衍生物一樣都具有優(yōu)異的光還有較好的電致發(fā)光性能，其非摻雜器件的電流效率為 1（0.148, 0.09）。在蒽基衍生物中引入四苯基硅烷可以有效子間相互作用，得到適合非摻雜器件的藍(lán)光電致發(fā)光材料礙了電子和空穴的注入，，大大增加了電致發(fā)光器件的開啟子的共軛體系從而減弱材料的電荷傳輸性能。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN383.1

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本文編號：2595665