本文關(guān)鍵詞：8-羥基喹啉鋁單晶生長、結(jié)構(gòu)及性能研究

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【摘要】：三(8-羥基喹啉)鋁(Alq3)是一種具有優(yōu)良發(fā)光性質(zhì)的小分子半導(dǎo)體材料。自1987年鄧青云等人利用Alq3成功制備出低壓直流驅(qū)動的有機(jī)發(fā)光二極管以來,人們對Alq3做了大量的研究工作以促進(jìn)有機(jī)電致發(fā)光器件(OLED)的發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn),Alq3具有良好的成膜性,其無定型薄膜載流子遷移率達(dá)到(4.63±0.34)×10-6cm20·V-1·s-1；在紫外光激發(fā)下,Alq3無定型薄膜發(fā)射出綠色熒光,熒光量子效率高達(dá)32%；Alq3具有良好的熱穩(wěn)定性,其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg約為175℃。以上優(yōu)點(diǎn)讓基于Alq3的OLED器件在平面顯示領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,此外使用Alq3制備的有機(jī)光伏電池、有機(jī)光泵浦激光器等器件產(chǎn)品也正在向產(chǎn)業(yè)化邁進(jìn)。Alq3分子具有兩種異構(gòu)體結(jié)構(gòu),經(jīng)式(mer-Alq3)和面式(fac-Alq3)。目前,在多層OLED器件中作為綠色發(fā)光層/電子傳輸層的Alq3無定型薄膜的主要成分為mer-Alq3(綠光),但研究顯示通過不同條件制備的薄膜材料中還會含有不定量的fac-Alq3(藍(lán)色熒光)結(jié)構(gòu),導(dǎo)致薄膜的熒光發(fā)射波長的位置產(chǎn)生偏移,器件的發(fā)光重復(fù)性差。而相對于Alq3的無定型形態(tài),其單晶材料因?yàn)楦呒兌�、高發(fā)色團(tuán)密度和分子定向堆積而具有更高的電子遷移率和更優(yōu)秀的發(fā)光性能。相對Alq3無定型薄膜,人們對晶態(tài)Alq3的研究起步較晚。直到1991年,Mazhar-UI-Haque等獲得Alq3(C6H10O2)1/4晶體并對其晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行解析,之后陸續(xù)報道了幾種溶劑相晶體結(jié)構(gòu)。2000年,Brinkmann等人通過物理氣相沉積(PVT)的方法獲得不含溶劑的α-Alq3、β-Alq3以及γ-Alq3o在之后人們對Alq3的結(jié)晶性、晶型之間相互轉(zhuǎn)化以及單晶態(tài)Alq3的光電性質(zhì)開展大量的研究工作。到目前為止,已經(jīng)有α-Alq3, β-Alq3, γ-Alq3,δ-Alq3, ε-Alq3等五種無溶劑相結(jié)構(gòu)以及8種溶劑相結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)被報道,這些單晶數(shù)據(jù)提供了豐富的立體結(jié)構(gòu)和分子間相互作用等信息,使人們對Alq3結(jié)構(gòu)和發(fā)光性質(zhì)之間的關(guān)系有了更深一步的了解。β-Alq3單晶的理論計算數(shù)據(jù)表明,該結(jié)構(gòu)的載流子遷移率高達(dá)0.23± 0.03 cm2·V-1·s-1,比無定型形態(tài)高出5個數(shù)量級。目前,Alq3晶體的質(zhì)量以及晶體尺寸限制了Alq3晶態(tài)材料的發(fā)展,而獲得高質(zhì)量、大尺寸晶體對更深入研究Alq3的光電性質(zhì)、擴(kuò)展單晶材料的應(yīng)用尤為重要。目前,還沒有關(guān)與大尺寸Alq3單晶生長的報道。這主要是因?yàn)锳lq3在414℃左右發(fā)生分解,常溫下不存在熔點(diǎn),而在高溫真空條件下又極易升華,所以不適合常見的熔體法等體塊單晶生長方法。而利用PVT的方法獲得的Alq3單晶尺寸在毫米量級,晶體存在明顯缺陷。通過研究對比發(fā)現(xiàn)利用溶液法生長Alq3晶體是目前最為可行的,探索利用有機(jī)溶劑生長Alq3是一個很有研究意義的課題。本論文選取三氯甲烷、DMF、甲醇、乙醇、乙腈、DMSO、乙二醇等對Alq3溶解性不同的有機(jī)溶液進(jìn)行Alq3單晶培養(yǎng),研究不同溶劑對Alq3晶體生長、晶體形貌的影響。我們通過降溫法和有機(jī)溶劑揮發(fā)得到了三種新的溶劑相單晶,利用X射線單晶衍射測試分析了新晶體的晶體結(jié)構(gòu)并分析溶劑相材料的發(fā)光性質(zhì)。本論文創(chuàng)新點(diǎn)如下：1通過降溫法和有機(jī)溶劑揮發(fā)法,我們從DMF、三氯甲烷、乙二醇溶液中分別獲得新的Alq3溶劑相單晶：Alq3(HCON(CH3)2), Alq3((CHCl3)2.5)和Alq3((CH2OH)2)。2對所得單晶進(jìn)行X射線單晶衍射分析,結(jié)果表明我們得到的Alq3(HCON(CH3)2)和Alq3((CH2OH)2)結(jié)構(gòu)屬于三斜晶系P-1空間群,晶體結(jié)構(gòu)相似。而Alq3((CHCl3)2.5)則屬于單斜晶系C2/c空間群。對比已經(jīng)報道的Alq3晶體數(shù)據(jù)確定Alq3(HCON(CH3)2)和Alq3((CH2OH)2)這兩種晶體結(jié)構(gòu)是Alq3的一種新的晶型。3通過系統(tǒng)的性質(zhì)測試確定Alq3溶劑相單晶材料同樣具有優(yōu)異的發(fā)光性質(zhì),這個結(jié)果也為以后的晶態(tài)材料應(yīng)用研究提供新思路。
【關(guān)鍵詞】：8-羥基喹啉鋁 晶體生長 晶體結(jié)構(gòu) Alq_3溶劑相 熒光光譜
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O78
【目錄】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-14
• 第一章 緒論14-46
• 1.1 引言14-15
• 1.2 三(8-羥基喹啉)鋁的研究現(xiàn)狀15-21
• 1.2.1 有機(jī)光電功能材料簡介15-16
• 1.2.2 Alq_3研究現(xiàn)狀16-19
• 1.2.3 八羥基喹啉鋁(Alq_3)分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)19-21
• 1.3 晶態(tài)Alq_3研究進(jìn)展21-31
• 1.3.1 結(jié)晶相Alq_3研究進(jìn)展22-28
• 1.3.2 溶劑相Alq_3研究進(jìn)展28-31
• 1.4 Alq_3晶體制備31-33
• 1.4.1 Alq_3單晶的制備31-33
• 1.4.2 Alq_3納米材料制備33
• 1.5. Alq3應(yīng)用33-35
• 1.6 研究動機(jī)35
• 1.7 本論文主要研究內(nèi)容35-37
• 參考文獻(xiàn)37-46
• 第二章 晶體生長46-64
• 2.1 引言46-47
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑46-47
• 2.1.2 測試儀器與樣品測試方法47
• 2.2 溶液法晶體生長47-59
• 2.2.1 Alq_3在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中的晶體生長47-50
• 2.2.2 Alq_3在乙二醇(EG)溶液中的晶體生長50-52
• 2.2.3 Alq_3在甲醇(MeOH)溶液中的晶體生長52-54
• 2.2.4 Alq_3在三氯甲烷(CHCl_3)溶液中的晶體生長54-55
• 2.2.5 Alq_3在二甲基亞砜(DMSO)溶液中的晶體生長55-59
• 2.2.6 Alq_3在丙酮溶液中的晶體生長59
• 2.3 氣相沉積法制備ε-Alq_359-62
• 2.4 本章小結(jié)62-63
• 參考文獻(xiàn)63-64
• 第三章 晶體結(jié)構(gòu)解析64-90
• 3.1 引言64
• 3.2 晶體結(jié)構(gòu)測試儀器64
• 3.3 溶劑相晶體結(jié)構(gòu)測試與結(jié)果討論64-83
• 3.3.1 Alq_3(HCON(CH_3)_2)晶體測試與結(jié)構(gòu)解析64-70
• 3.3.2 Alq_3((CH_2OH)_2)晶體測試與結(jié)構(gòu)解析70-76
• 3.3.3 Alq_3((CHCl_3)_(2.5))晶體測試與結(jié)構(gòu)解析76-83
• 3.4 非溶劑相Alq_3晶體測試與結(jié)構(gòu)解析83-88
• 3.5 本章小結(jié)88
• 參考文獻(xiàn)88-90
• 第四章 Alq_3溶劑相單晶性質(zhì)測試90-102
• 4.1 溶劑化效應(yīng)90
• 4.2 Raman光譜90-92
• 4.3 紫外-可見吸收光譜92-93
• 4.4 熒光測試93-96
• 4.4.1 熒光光譜93-94
• 4.4.2 熒光量子產(chǎn)率94-95
• 4.4.3 熒光壽命95-96
• 4.5 Alq_3微米棒光波導(dǎo)研究96-99
• 4.5.1 Alq_3(HCON(CH_3)_2)微米棒晶體制備97-98
• 4.5.2 Alq_3(HCON(CH_3)_2)單晶棒的光波導(dǎo)研究98-99
• 4.6 本章小結(jié)99-100
• 參考文獻(xiàn)100-102
• 第五章 總結(jié)與展望102-106
• 5.1 論文總結(jié)102-103
• 5.2 有待進(jìn)一步開展的工作103-106
• 致謝106-108
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文108-109
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表109

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 吳光恒,陳京蘭,王文洪,柳祝紅,張銘;金屬單晶生長和相關(guān)物理工作的結(jié)合[J];人工晶體學(xué)報;2002年03期

2 俞賢椿，，李宋賢;有機(jī)低維單晶生長爐的設(shè)計[J];福州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1994年06期

3 李奇峰,金應(yīng)榮,朱興華,邵雙運(yùn),王雪敏,宋芳,朱世富,趙北君,李正輝;碲鋅鎘單晶生長的研究[J];廣西師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2000年S2期

4 陳慧萍,陳麗萍,陳勇,邵曼君;流動溶液中維生素C單晶生長動力學(xué)[J];化工學(xué)報;2003年08期

5 侯印春,大谷茂j9,田中高穗,石l⒎擠

本文編號：1129037