本文選題：菲并咪唑　切入點(diǎn)：有機(jī)電致發(fā)光　出處：《吉林大學(xué)》2017年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：有機(jī)發(fā)光二極管(Organic Light-Emitting Diode,簡(jiǎn)稱(chēng)OLED)具有自發(fā)光、視角廣、功耗低、響應(yīng)時(shí)間快、厚度薄、可實(shí)現(xiàn)柔性等優(yōu)點(diǎn),因此在多元化的平板顯示市場(chǎng)中被視為極具發(fā)展前途的新一代顯示產(chǎn)品,被譽(yù)為“夢(mèng)幻顯示器”。與熒光材料相比,磷光材料由于能夠?qū)崿F(xiàn)100%內(nèi)量子效率而備受科研工作者的關(guān)注。目前,綠光和紅光磷光材料已經(jīng)取得了突破性的進(jìn)展,能夠滿(mǎn)足工業(yè)化生產(chǎn)的需求。然而藍(lán)光磷光材料在高亮度下通常表現(xiàn)出短的壽命和嚴(yán)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(yīng)用。和藍(lán)光磷光材料相比,藍(lán)光熒光材料由于設(shè)計(jì)相對(duì)容易、器件穩(wěn)定性高、壽命長(zhǎng),因而受到了人們的廣泛關(guān)注。此外,藍(lán)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(guò)能量轉(zhuǎn)移的方式得到綠光和紅光,從而實(shí)現(xiàn)全彩顯示和白光發(fā)射。因此,高性能藍(lán)光材料的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)是實(shí)現(xiàn)全色顯示的關(guān)鍵所在。一般來(lái)說(shuō),磷光材料需要以較低的濃度摻雜到一個(gè)合適的主體材料中來(lái)避免聚集淬滅或三線(xiàn)態(tài)-三線(xiàn)態(tài)湮滅,進(jìn)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(lán)色熒光材料以及磷光主體材料,對(duì)于推進(jìn)OLED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義。菲并咪唑類(lèi)化合物具有合成簡(jiǎn)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(diǎn),因而在有機(jī)光電領(lǐng)域受到了科研工作者的廣泛關(guān)注。本論文以菲并咪唑作為基本構(gòu)筑單元,通過(guò)在其C2位引入不同的功能性基團(tuán),設(shè)計(jì)開(kāi)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(xué)性質(zhì)、電化學(xué)性質(zhì)、光物理性質(zhì)、單晶結(jié)構(gòu)和載流子傳輸性質(zhì),仔細(xì)探究了分子結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系,并制備了具有良好應(yīng)用前景的有機(jī)電致發(fā)光器件,為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)新型的菲并咪唑類(lèi)光電功能材料奠定了一定的理論基礎(chǔ)。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(tuán)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(cè)試結(jié)果表明,帶有不同基團(tuán)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(shí),調(diào)節(jié)了homo能級(jí)使其與傳輸層匹配,降低了界面勢(shì)壘,進(jìn)而降低了開(kāi)啟電壓。單載流子器件結(jié)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(kāi)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(qū)動(dòng)電壓,當(dāng)亮度達(dá)到100、1000、10000和100000cdm-2時(shí)驅(qū)動(dòng)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(shè)計(jì)合成了三種給體-受體(d-a)型雙菲并咪唑衍生物。理論計(jì)算結(jié)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(lán)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(lán)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(biāo)為(0.15,0.07)。此外,這些化合物具有高的三線(xiàn)態(tài)能級(jí)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(shí)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(tuán)引入到一個(gè)或兩個(gè)菲并咪唑基團(tuán)的間位,合成了兩種藍(lán)光發(fā)射化合物mtpe-ppi和mtpe-dpi。tpe單元具有多個(gè)可自由旋轉(zhuǎn)的單鍵,是典型的聚集誘導(dǎo)發(fā)光(aie)功能基團(tuán)。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(jié)合的方式使得化合物表現(xiàn)出了高度扭曲的構(gòu)型,確保了化合物在固態(tài)下高效的藍(lán)光發(fā)射。此外,這些化合物能夠同時(shí)傳輸空穴和電子,具有雙極傳輸特性。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明這兩個(gè)化合物具有與傳輸層匹配的homo和lumo能級(jí),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(yīng)用于有機(jī)電致發(fā)光器件中�；趍TPE-PPI的非摻雜器件展示了深藍(lán)光發(fā)射,CIE坐標(biāo)為(0.15,0.09),最大外量子效率為2.30%。使用類(lèi)似的器件結(jié)構(gòu),mTPE-DPI的非摻雜器件發(fā)射藍(lán)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(jìn)一步增強(qiáng)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(lán)光發(fā)射(CIE:0.15,0.10)和高達(dá)5.52%的外量子效率。4、在第五章中,我們將兩個(gè)菲并咪唑或三苯基咪唑基團(tuán)引入到聯(lián)苯基團(tuán)的2,2′位置,設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)賦予化合物高度扭曲的分子構(gòu)型,這保證了化合物具有穩(wěn)定的形貌以及足夠高的三線(xiàn)態(tài)能級(jí)。單載流子器件和理論計(jì)算結(jié)果表明,BP-DPPI表現(xiàn)出了雙極載流子傳輸特性,而B(niǎo)P-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(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TN383.1;O626.23

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本文編號(hào)：1589635