【摘要】：有機發(fā)光二極管(OLEDs)具有高亮度、高發(fā)光效率、低驅(qū)動電壓、柔性等特點,在新一代平板顯示技術、固態(tài)照明及柔性顯示方面具有巨大應用前景。近年來,科學家們發(fā)展了磷光、熱活性延遲熒光和聚集誘導發(fā)光等各種材料發(fā)光理念,促進了新一代高效OLEDs的發(fā)展。在電致磷光器件(PhOLEDs)中,磷光客體摻雜在主體材料中形成主-客體摻雜結構發(fā)光層,可充分利用三線態(tài)激子能量發(fā)光,成為提高OLEDs器件發(fā)光效率的一種重要途徑。本文針對高效PhOLEDs對主體材料的要求,目的是設計合成具有較高三線態(tài)能級、良好成膜穩(wěn)定性、平衡電荷傳輸能力、適應濕法加工及與客體良好相容性等優(yōu)點的各種新型單分散齊聚物主體材料,研究其在PhOLEDs器件的應用可行性;另外,探索有機手性共軛高分子發(fā)光材料的圓偏振發(fā)光OLEDs器件(CP-OLEDs)的性能。主要研究內(nèi)容與結果總結如下:(1)單分散三苯胺-吡啶齊聚物主體材料及OLEDs器件性能研究合成了三苯胺-吡啶結構的齊聚物TPA-(PyF)3作為主體材料,其中,三苯胺為空穴傳輸單元,吡啶為電子傳輸單元,兩者通過芴結構的9位sp3雜化碳原子以非共軛方式相連,保證了材料具有較高的三線態(tài)能級(2.83 eV)、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、良好的溶液成膜能力和形貌穩(wěn)定性�；贗TO/PEDOT:PSS(25 nm)/TPA-(PyF)3:15 wt%FIrpic(35 nm)/TPBI(35 nm)/Ca(10 nm)/Ag(100 nm)結構的藍色 PhOLEDs 器件的啟亮電壓Von為5.6V,最大電流效率CEmax為18.5cd/A,最大亮度Lmax為13838 cd/m2,在實用亮度范圍內(nèi)(100-1000 cd/m2)電流效率滾降小于10%;此外,基于ITO/PEDOT:PSS(25 nm)/TPA-(PyF)3:20 wt%4CzIPN(35 nm)/TPBI(35 nm)/Ca(10 nm)/Ag(100nm)結構的發(fā)綠光的熱活性延遲熒光器件,器件的Von、CEmax和Lmax分別5.3 V、12.7 cd/A和7705 cd/m2。同樣的器件結構下,基于商用主體材料26DCzPPy的藍光磷光、綠光延遲熒光器件CEmax分別為14.9和10.2cd/A。實驗結果表明TPA-(PyF)3可作為一種適合濕法加工的磷光、熱活性延遲熒光的通用型主體材料。(2)單分散三苯胺-二氮雜芴/咔唑-芴齊聚物主體材料及PhOLEDs器件性能研究合成了三苯胺-二氮雜芴的環(huán)狀齊聚物(T-D)3和咔唑-芴的環(huán)狀齊聚物(Cz-F)4作為磷光主體材料。在分子設計中,三苯胺-二氮雜芴或咔唑-芴功能基團均通過sp3雜化碳位點連接,使材料分子具有立體結構并有效限制基團之間的共軛,保證了分子具有較高的三線態(tài)能級(2.88和2.82 eV)、良好的熱穩(wěn)定性和溶液成膜能力。以(T-D)3/(Cz-F)4主體和FIrpic客體材料為發(fā)光層,分別制備了結構為ITO/PEDOT:PSS(25 nm)/發(fā)光層(35 nm)/TPBI(35 nm)/Ca(10 nm)/Ag(100 nm)的藍光 PhOLEDs。其中,基于(T-D)3 器件的 Von、CEmax 和 Lmax分別為 3.0V、17.7cd/A 和 28368 cd/m2�；�(Cz-F)4器件的 Von、CEmax、Lmax 分別為 3.2 V、18.8 cd/A 和 11243 cd/m2。實驗結果表明,具有環(huán)狀結構的(Cz-F)4是一類性能優(yōu)異的可濕法加工的藍色PhOLEDs主體材料。(3)單分散環(huán)狀三苯胺-磷氧齊聚物的PhOLEDs器件性能研究利用一種三苯胺-磷氧結構的環(huán)狀單分散齊聚物(TPA-PO)3作為磷光主體材料,制備PhOLEDs并對其性能進行研究。三聚體(TPA-PO)3中的各個三苯胺基團之間通過芴結構的9位sp3雜化碳位點相連形成環(huán)形分子骨架,磷氧基團連接于三苯胺上,使(TPA-PO)3分子具有高度立體和空腔結構特點,與磷光客體具有良好的摻雜相容性。通過溶液法制備了基本結構為ITO/PEDOT:PSS(25 nm)/發(fā)光層(35 nm)/TPBi(35nm)/Ca(10nm)/Ag(100nm)的藍、綠、紅色 PhOLEDs。其中,基于FIrpic(藍光)客體材料的磷光器件CEmax和Lmax分別為21.7 cd/A和22475 cd/m2;基于 Ir(ppy)2acac(綠光)的器件則分別為 21.9 cd/A 和 67759 cd/m2;基于 Ir(piq)2acac(紅光)的器件為6.4 cd/A和8046 cd/m2。在此基礎上進一步制備了白光器件,摻雜FIrpic、Ir(ppy)2acac、Ir(bt)2acac、Ir(piq)2acac 磷光客體的單發(fā)光層四基色白光 OLEDs顯示了優(yōu)異的器件性能,CEmax達到18.9 cd/A,且在1000 cd/m2的亮度下電流效率仍維持在17.3cd/A;器件發(fā)暖白光(相關色溫小于3700K),并且獲得了出色的顯色指數(shù)(最高達到91)。實驗結果表明,具有環(huán)狀結構的(TPA-PO)3是一類性能優(yōu)異的濕法加工PhOLEDs主體材料。(4)手性鋅配合物和手性聯(lián)二萘酚高分子的CP-OLEDs器件性能研究探索研究了具有圓偏振發(fā)光(CPL)性能的有機手性分子材料的圓偏振電致發(fā)光(CPEL)器件制備。分別選擇手性環(huán)己二胺配體的鋅配合物(R/S-ZnL)為手性小分子、手性聯(lián)二萘酚和芳基乙烯AIE活性基團的共聚物(R/S-P1)為手性共軛高分子。研究結果表明:基于R/S-ZnL手性小分子的OLEDs器件主要顯示了來自激基締合物的橙光發(fā)射(最大發(fā)射波長576 nm),器件的Von、CEmax和Lmax分別為5.6 V、0.181-0.191 cd/A和860-1000 cd/m2,器件最大gem值分別為-0.05和+0.05,但最大發(fā)射波長576 nm處的gem值較小�；赗/S-P1發(fā)光材料的OLEDs顯示高分子本體的發(fā)射,其中 S-P1 的器件 Von、CEmax 和 Lmax分別為 4.7 V、0.557 cd/A 和 340 cd/m2,最大gem值為+0.035,最大發(fā)射波長(516nm)對應的gem值為+0.021。上述研究結果表明:具有AIE性質(zhì)的手性共軛高分子,其熒光光譜、CPEL信號具有較好的對應關系,有望作為一類性能良好的發(fā)光材料應用于CP-OLEDs。
【學位授予單位】：南京大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN383.1

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