本文選題：菲并咪唑　切入點：有機電致發(fā)光　出處：《吉林大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：有機發(fā)光二極管(Organic Light-Emitting Diode,簡稱OLED)具有自發(fā)光、視角廣、功耗低、響應時間快、厚度薄、可實現(xiàn)柔性等優(yōu)點,因此在多元化的平板顯示市場中被視為極具發(fā)展前途的新一代顯示產(chǎn)品,被譽為“夢幻顯示器”。與熒光材料相比,磷光材料由于能夠實現(xiàn)100%內(nèi)量子效率而備受科研工作者的關注。目前,綠光和紅光磷光材料已經(jīng)取得了突破性的進展,能夠滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需求。然而藍光磷光材料在高亮度下通常表現(xiàn)出短的壽命和嚴重的效率滾降,且光色、效率及穩(wěn)定性均較差,限制了其在工業(yè)上的大規(guī)模應用。和藍光磷光材料相比,藍光熒光材料由于設計相對容易、器件穩(wěn)定性高、壽命長,因而受到了人們的廣泛關注。此外,藍光材料不僅可以降低器件的功耗,還可以作為母體材料通過能量轉移的方式得到綠光和紅光,從而實現(xiàn)全彩顯示和白光發(fā)射。因此,高性能藍光材料的設計開發(fā)是實現(xiàn)全色顯示的關鍵所在。一般來說,磷光材料需要以較低的濃度摻雜到一個合適的主體材料中來避免聚集淬滅或三線態(tài)-三線態(tài)湮滅,進而提高發(fā)光效率,所以磷光主體材料在磷光器件性能以及生產(chǎn)成本方面起著決定性的作用。綜上所述,不斷發(fā)展高效的藍色熒光材料以及磷光主體材料,對于推進OLED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義。菲并咪唑類化合物具有合成簡單、易修飾、較寬的禁帶、高的光致發(fā)光效率、良好的熱穩(wěn)定性及較為平衡的載流子注入/傳輸能力等優(yōu)點,因而在有機光電領域受到了科研工作者的廣泛關注。本論文以菲并咪唑作為基本構筑單元,通過在其C2位引入不同的功能性基團,設計開發(fā)了一系列新型的光電功能材料,系統(tǒng)地研究了它們的熱學性質(zhì)、電化學性質(zhì)、光物理性質(zhì)、單晶結構和載流子傳輸性質(zhì),仔細探究了分子結構與性能的關系,并制備了具有良好應用前景的有機電致發(fā)光器件,為進一步開發(fā)新型的菲并咪唑類光電功能材料奠定了一定的理論基礎。本論文主要包括以下四方面內(nèi)容:1、在第二章中,我們將帶有不同功能基團的蒽衍生物引入到菲并咪唑的c2位,合成了一系列含蒽的菲并咪唑衍生物。測試結果表明,帶有不同基團的蒽衍生物的引入使得化合物在獲得良好的熱穩(wěn)定性和高的熒光量子效率的同時,調(diào)節(jié)了homo能級使其與傳輸層匹配,降低了界面勢壘,進而降低了開啟電壓。單載流子器件結果表明,這些化合物均具有良好的雙極傳輸特性。我們以這些化合物作為發(fā)光層制備了高效率的非摻雜電致發(fā)光器件,其中基于dpa-an-ppi的器件展示了最佳的性能,開啟電壓低至2.4v,最大功率效率為13.9lmw-1,最大外量子效率為5.2%。更為重要的是,器件在高亮度下展示了極低的驅動電壓,當亮度達到100、1000、10000和100000cdm-2時驅動電壓分別為2.8、3.6、5.1和7.5v。2、在第三章中,我們利用菲并咪唑既可以作為較弱的電子給體,也可以作為較弱的電子受體的性質(zhì),設計合成了三種給體-受體(d-a)型雙菲并咪唑衍生物。理論計算結果表明,這些化合物的homo和lumo呈現(xiàn)明顯分離的特征,這有利于形成空穴和電子的傳輸通道。高效的深藍光發(fā)射和良好的雙極傳輸特性確保了這些化合物可以作為發(fā)光層制備非摻雜器件。這些器件均展示了深藍光發(fā)射,其中基于ppi-ppipcz的非摻雜器件的最大外量子效率為8.1%,cie坐標為(0.15,0.07)。此外,這些化合物具有高的三線態(tài)能級和良好的載流子傳輸特性,因此我們也利用它們作為磷光主體材料制備了綠光、黃光及紅光磷光器件。綠光、黃光及紅光磷光器件均實現(xiàn)了較高的器件性能,最大外量子效率分別為18.0%、19.8%和18.0%。3、在第四章中,我們將三苯乙烯(tpe)基團引入到一個或兩個菲并咪唑基團的間位,合成了兩種藍光發(fā)射化合物mtpe-ppi和mtpe-dpi。tpe單元具有多個可自由旋轉的單鍵,是典型的聚集誘導發(fā)光(aie)功能基團。而菲并咪唑單元具有寬的禁帶和良好的載流子傳輸特性。間位結合的方式使得化合物表現(xiàn)出了高度扭曲的構型,確保了化合物在固態(tài)下高效的藍光發(fā)射。此外,這些化合物能夠同時傳輸空穴和電子,具有雙極傳輸特性。電化學測試結果表明這兩個化合物具有與傳輸層匹配的homo和lumo能級,有利于載流子的注入。這些特性使得它們可以作為發(fā)光材料應用于有機電致發(fā)光器件中。基于mTPE-PPI的非摻雜器件展示了深藍光發(fā)射,CIE坐標為(0.15,0.09),最大外量子效率為2.30%。使用類似的器件結構,mTPE-DPI的非摻雜器件發(fā)射藍光(CIE:0.15,0.14),表現(xiàn)出了較高的外量子效率(3.69%)和低的效率滾降。為了進一步增強器件性能,我們將mTPE-DPI摻雜到CBP主體中,制備了摻雜電致發(fā)光器件,器件展示了深藍光發(fā)射(CIE:0.15,0.10)和高達5.52%的外量子效率。4、在第五章中,我們將兩個菲并咪唑或三苯基咪唑基團引入到聯(lián)苯基團的2,2′位置,設計合成了兩種磷光主體材料BP-DPPI和BP-DTPI。鄰位-鄰位連接的分子設計賦予化合物高度扭曲的分子構型,這保證了化合物具有穩(wěn)定的形貌以及足夠高的三線態(tài)能級。單載流子器件和理論計算結果表明,BP-DPPI表現(xiàn)出了雙極載流子傳輸特性,而BP-DTPI則表現(xiàn)出了偏空穴型的傳輸性質(zhì)。更為重要的是,以BP-DPPI摻雜Ir(ppy)3作為發(fā)光層制備的綠光磷光電致發(fā)光器件表現(xiàn)出了極高的電致發(fā)光性能,最大電流效率、功率效率和外量子效率分別為88.6 cd A-1、92.8 lm W-1和26.4%。此外,該器件也表現(xiàn)出了較低的效率滾降。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN383.1;O626.23

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本文編號：1589635