【摘要】：經(jīng)過二十多年的蓬勃發(fā)展和當前高端應用市場需求增長的不斷刺激，有機電致發(fā)光技術在顯示和照明兩個方面顯示出越來越明顯的產(chǎn)品優(yōu)勢，得到廣大科研機構(gòu)和面板廠商的熱力追捧。近幾年已從學術研究階段逐漸過渡到了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)階段，不斷的有新的相關產(chǎn)品問世，獲得了廣大消費者的普遍認可，同時也促進了相關科研機構(gòu)對有機光電技術的進一步研究。顯示領域方面，伴隨著有機電致磷光技術的發(fā)現(xiàn)，器件的最大內(nèi)量子效率從25%提升至100%，大幅提高了器件效率，也成為目前有機光電顯示領域的主要發(fā)展方向。但對于磷光材料來講，為了減小三線態(tài)-三線態(tài)的淬滅現(xiàn)象，一般需要將磷光材料摻雜在主體材料中來制備發(fā)光層，通過能量轉(zhuǎn)移使磷光客體發(fā)光。因而，除了磷光客體材料外，主體材料的性質(zhì)對磷光有機電致發(fā)光器件的性能也起到了決定性的作用。照明領域方面，由于有機電致發(fā)光所特有的自發(fā)光、柔性化和面光源等優(yōu)點，有機電致發(fā)光技術在照明方面的應用逐漸嶄露頭角。但為了滿足對光譜純度和色度穩(wěn)定性的嚴苛要求，白光器件的器件結(jié)構(gòu)一般都比較復雜，限制了白光照明技術的進一步發(fā)展。在此背景下，本論文采用有機光電材料中稀缺的具有電子受體性質(zhì)的n型半導體結(jié)構(gòu)喹唑啉基團為基本構(gòu)筑單元，通過連接不同的官能團進行修飾，得到了四個系列共七種具有優(yōu)良光電特性的有機光電材料。將這七種材料通過簡單和新穎的器件結(jié)構(gòu)制備了高效的有機光電器件，在顯示和照明兩方面展現(xiàn)其各自性質(zhì)。通過器件性能與材料結(jié)構(gòu)的關系為材料的分子設計和器件優(yōu)化提出指導性意見。 1、在第二章中我們通過簡單的偶聯(lián)反應，將9-苯基咔唑的3,6位分別與一個和兩個的喹唑啉結(jié)構(gòu)相連接，合成了兩個喹唑啉結(jié)構(gòu)的衍生物。光物理性質(zhì)測試表明這兩個化合物具有明顯的分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移性質(zhì)和較高的三線態(tài)能級。理論計算表明，這兩個化合物的電子云呈離域分布狀態(tài)，有利于電子和空穴的雙極性傳輸。以兩者做為磷光主體材料制備的高效黃光和紅光磷光發(fā)光器件，具有穩(wěn)定且高效的外量子效率。其中，雙取代的結(jié)構(gòu)具有更好的器件表現(xiàn)，以其為主體制備的黃光器件最大亮度為32262cd m2、最大能量效率為56.98lm W1；紅光器件的最大亮度為18144cd m2、最大能量效率為16.49lm W1；兩個器件的最大外量子效率均為16%。結(jié)合單載流子器件結(jié)果，表明均衡的雙極性主體材料更有利于制備高效的有機電致發(fā)光器件。 2、在第三章中我們分別通過簡單的偶聯(lián)反應和經(jīng)典的扣環(huán)反應，將三個喹唑啉結(jié)構(gòu)以不同的取代位點與苯結(jié)構(gòu)的1,3,5位相連接，合成了兩個中心對稱的喹唑啉結(jié)構(gòu)衍生物。光物理性質(zhì)和電化學測試表明，兩個化合物具有很低的LUMO能級和較大的能級間隙。結(jié)合薄膜的熒光發(fā)射和熒光壽命的測試，證明兩化合物與TCTA混蒸可以得到激基復合物。通過摻雜不同濃度的紅光磷光客體，進一步證明所形成的激基復合物可以做為主體材料與客體磷光分子間發(fā)生完全的能量轉(zhuǎn)移。以形成的兩種激基復合物做為混合型磷光主體材料制備的高效紅光磷光發(fā)光器件的最大功率效率達到22.72lm W1、最大外量子效率為14%。通過單載流子測試表明，混合型主體有效的提高了材料的空穴傳輸能力，更有利于得到高效的有機電致發(fā)光器件。 3、在第四章中我們通過簡單的偶聯(lián)反應，將兩個喹唑啉結(jié)構(gòu)與蒽結(jié)構(gòu)的9,10位相連接，合成了中心對稱的喹唑啉結(jié)構(gòu)衍生物。X射線單晶衍射表明，喹唑啉結(jié)構(gòu)的引入有效的避免了蒽類結(jié)構(gòu)中常見的分子間π···π相互作用，分子以C-H···π作用堆疊而成。光物理性質(zhì)和電化學測試表明，化合物具有純正的藍光本征發(fā)射和理想的能級結(jié)構(gòu)。理論計算結(jié)果顯示，化合物呈現(xiàn)完全離域的電子云分布狀態(tài)，表明化合物具有良好的空穴和電子遷移能力。進一步通過摻雜不同濃度的橙紅光磷光客體，證明化合物可以同時做為主體材料和發(fā)光材料與客體磷光分子間通過不完全的能量轉(zhuǎn)移而形成白光發(fā)射。單載流子器件測試結(jié)果表明，化合物有出色的載流子遷移特性。分別以化合物為發(fā)光層材料和主體材料制備了高效的藍光熒光發(fā)光器件和熒光-磷光型白光發(fā)光器件，白光器件的最大亮度為24340cd m2、最大功率效率為13.64lm W1、CIE坐標為(0.33,0.36)，并且展現(xiàn)出良好的色度穩(wěn)定性。 4、在第五章中我們通過經(jīng)典的扣環(huán)反應和偶聯(lián)反應，將具有強電子給體性質(zhì)的咔唑和二苯胺結(jié)構(gòu)通過苯環(huán)分別與喹唑啉結(jié)構(gòu)的2位相連接，得到了兩個具有分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移性質(zhì)的喹唑啉類衍生物。光物理性質(zhì)研究表明，這兩個化合物的溶液光譜存在明顯的溶劑化效應和質(zhì)子化效應。通過與樟腦磺酸摻雜，質(zhì)子化后的固體薄膜發(fā)射產(chǎn)生了顯著的紅移，進一步研究表明中性分子與質(zhì)子化分子間存在著能量轉(zhuǎn)移過程，并可以通過可控的摻雜濃度達到不完全能量轉(zhuǎn)移狀態(tài)而產(chǎn)生穩(wěn)定的白光發(fā)射。以與樟腦磺酸的摻雜膜為發(fā)光層，制備了穩(wěn)定而高效的白光器件，其最大亮度達到13180cd m2、最大能量效率達到5.14lm W1、顯色指數(shù)為86，CIE坐標為(0.36+0.02,0.34+0.01)，具有非常高的色純度和光譜穩(wěn)定性。 綜上所述，在本論文中我們設計合成了四個系列共七種的喹唑啉結(jié)構(gòu)光電功能材料，并依其性質(zhì)制備了高效的光電器件，分別在顯示和照明領域得以應用。通過對比、分析器件與材料結(jié)構(gòu)間的關系，對擴展光電材料體系、優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)起到了積極作用。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ253.23;TN383.1
【圖文】：

大學博士學位論文有機體內(nèi)運動，最后以輻射衰減躍遷的方式從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)，即可觀察到現(xiàn)象，且發(fā)射光的顏色由激發(fā)態(tài)到基態(tài)的能級差決定。在實際器件結(jié)構(gòu)中子的注入和復合效率以及玻璃層、有機層、金屬層等對光輸出過程中的折射作用都會對器件的效率產(chǎn)生影響。因此，為了提高器件的實際應用價值，人斷的采用多種方式對器件結(jié)構(gòu)進行了改善。

輻射躍遷產(chǎn)生的磷光對電致發(fā)光幾乎沒有貢獻，從理論上講， 25%。但在含有重金屬原子的有機配合物中，由于金屬原子和旋耦合相互作用，單線態(tài)和三線態(tài)混雜，使三線態(tài)激發(fā)態(tài)的輻。同時，也提高了單線態(tài)到三線態(tài)間系間竄越的概率，能發(fā)出。也就是說，在這一過程中，金屬配合物磷光材料既利用了單了三線態(tài)激子。所以，理論上講，利用磷光材料制成的磷光電子效率可以達到 100%。自有機磷光材料被開發(fā)以來，多種金道，時至今日依舊被廣泛使用的磷光發(fā)光材料主要有：藍光磷m(III)bis(4,6-di-fluorophenyl)- pyridinato-N,C-picolinate)[20]；綠(ppy)3(fac-tris(2-phenylpyridine) irdium)[ 21 ]； 紅 光 磷 光 材c)(bis(1-phenylisoquinolinato) (acetylacetonate)iridium)等，其結(jié)。

第 1 章 前言9圖 1.3 主客體摻雜體系中能量轉(zhuǎn)移方式示意圖1.3.3 雙極性磷光主體材料按照載流子傳輸性質(zhì)的不同，主體材料可以分為空穴型主體材料、電子型主體材料和雙極性主體材料�？昭ㄐ椭黧w材料分子中通常含有電子給體基團，表現(xiàn)為空穴主導的傳輸性質(zhì)[27]；電子型主體材料相對來說比較稀缺，材料分子中通常含有電子受體基團，表現(xiàn)為電子主導的傳輸性質(zhì)[28]。但是當采用這兩種類型的主體材料時，由于載流子傳輸?shù)牟黄胶庑�，均會使激子的復合區(qū)域過于的鄰近電子傳輸層或空穴傳輸層與發(fā)光層的界面處，使得激子復合區(qū)域變窄，加速三線態(tài)-三線態(tài)的淬滅，進而造成器件效率比較大的滾降，同時也會影響發(fā)光顏色的純度。近年，人們對主體材料的研究已經(jīng)由高載流子遷移特性的空穴或電子型主體材料逐漸引申到了對同時具有均衡空穴

【共引文獻】

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本文編號：2755940