基于主體材料構(gòu)筑的聚集誘導(dǎo)延遲熒光材料及其在有機(jī)發(fā)光二極管中的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間:2021-06-11 17:22
有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)作為一種重要顯示技術(shù)具有自發(fā)光、低功耗、響應(yīng)快、視角廣等優(yōu)點(diǎn),受到眾多科研工作者的廣泛關(guān)注。為了提高激子利用率和降低成本,熱活化延遲熒光(TADF)材料被廣泛應(yīng)用在OLED器件中。然而,傳統(tǒng)的TADF發(fā)光材料容易產(chǎn)生聚集導(dǎo)致發(fā)光猝滅和效率滾降等問(wèn)題,大大限制了OLED商業(yè)化的進(jìn)程,為了打破這一壁壘,本論文對(duì)基于主體材料構(gòu)筑的聚集誘導(dǎo)延遲熒光(AIDF)材料及其在OLED中的應(yīng)用展開(kāi)了研究,這類材料在溶液態(tài)下發(fā)光微弱并且沒(méi)有延遲熒光現(xiàn)象,但在聚集態(tài)下發(fā)光強(qiáng)烈并伴有明顯的延遲熒光現(xiàn)象。高度扭曲的分子構(gòu)型有利于改善傳統(tǒng)TADF材料的上述問(wèn)題。基于此,具體研究?jī)?nèi)容如下:第二章合成表征了一系列新型AIDF發(fā)光材料DCB-BP-PXZ、CBP-BP-PXZ、m CP-BP-PXZ和m CBP-BP-PXZ。分子的設(shè)計(jì)理念是結(jié)合DCB、CBP、m CP和m CBP雙咔唑主體材料和AIDF基元,制備的器件可視為一種自摻雜器件。它們的薄膜具有較高的光致發(fā)光量子產(chǎn)率(PLQY),在抑制激子湮滅的情況下可以充分利用單重態(tài)和三重態(tài)激子,均具有顯著的AIDF特性。這些發(fā)光分子的非摻雜O...
【文章來(lái)源】:華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:118 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
TADF材料發(fā)光機(jī)理示意圖[47]
華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文12圖1-8雙發(fā)光單元TADF分子的設(shè)計(jì)策略[78]2015年,Lee等[79]將具有吸電子能力的氟原子引入到氰基TADF分子中(化合物3536,如圖1-7)。氟原子相對(duì)氰基較弱的吸電子能力保證了TADF分子的藍(lán)色發(fā)光。而其疏水性質(zhì)則賦予了TADF分子較好的溶解性。這兩種含氟TADF分子以溶液加工方法制備的摻雜OLED器件(SiCz:化合物35或化合物36)的ηext達(dá)到了20%,并可媲美傳統(tǒng)蒸鍍器件效率。因此,這種引入氟原子的設(shè)計(jì)策略對(duì)于制備低成本可溶液加工TADF器件具有重要意義。Duan等[80]將叔丁基引入TADF分子中以改善溶解性,并詳細(xì)研究了它對(duì)分子穩(wěn)定性和發(fā)光效率的影響(如圖1-7所示,化合物3738)。他們發(fā)現(xiàn)外圍修飾的叔丁基不僅可以提高TADF分子的效率,還可以作為一種外圍保護(hù)基而改善分子的穩(wěn)定性。以化合物38:mCBP為發(fā)光層制備的摻雜型OLED器件的ηext最高可達(dá)21.2%。器件的LT50壽命達(dá)到了770h(初始亮度500cdm2),相應(yīng)的100cdm2下的壽命可換算為12873h。因此,這種引入叔丁基的設(shè)計(jì)策略為制備高穩(wěn)定性TADF材料提供了新思路。Adachi等[81]利用量子力學(xué)證明了TADF分子結(jié)構(gòu)與光物理性質(zhì)之間的關(guān)系,并指出了高效率TADF分子的設(shè)計(jì)規(guī)律。理論計(jì)算表明TADF分子的熒光效率取決于基態(tài)S0與單重激發(fā)態(tài)S1之間電子波函數(shù)的重疊程度。因此,TADF分子的輻射躍遷速率隨著重疊積分的升高而增加。他們利用三嗪基團(tuán)和咔唑基團(tuán)設(shè)計(jì)合成了兩種TADF分子(化合物3940,如圖1-7所示)。由圖1-9可知,化合物3940的HOMO軌道均分布在咔唑基團(tuán)上,化合物40的LUMO軌道較明顯地分別在三嗪基團(tuán)上。但前者的LUMO軌道不僅分布在三嗪基團(tuán)上,還離域到了中間苯基上。因此,化合物39分子的HOMO/LUMO重疊積分要大于化合物40分子,導(dǎo)致前者的波函數(shù)重疊更?
華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文36λ=0.71073),F(000)=888,T=173(2)K,2θmax=25.242o(98.7%),20981measuredreflections,8640independentreflections(Rint=0.0843),GOFonF2=1.056,R1=0.1497,wR2=0.1651(alldata),Δe0.424and0.310e3.2.2.5電致發(fā)光器件的制備本章工作中的非摻雜OLED器件是采用真空(<5×104Pa)蒸鍍方法制備的,將氧化銦錫(IndiumTinOxide,ITO)依次用丙酮清洗、異丙醇、半導(dǎo)體洗液、去離子水清洗(23次)和異丙醇清洗1015min,然后放入鼓風(fēng)干燥箱在200℃下干燥2小時(shí)。以上操作完成后,再用氧等離子體預(yù)處理4min。將其轉(zhuǎn)移至蒸鍍艙體中,將各功能層材料按照器件結(jié)構(gòu)順序依次蒸鍍沉積到ITO薄膜上?刂朴袡C(jī)材料、LiF和陰極鋁的沉積速率分別為12/s、0.1/s和35/s。2.3結(jié)果與討論2.3.1光物理數(shù)據(jù)圖2-2化合物DCB-BP-PXZ,CBP-BP-PXZ,mCP-BP-PXZ和mCBP-BP-PXZ的a)紫外-可見(jiàn)吸收光譜(THF溶液,105M)和b)薄膜熒光光譜通過(guò)測(cè)試了化合物DCB-BP-PXZ、CBP-BP-PXZ、mCP-BP-PXZ和mCBP-BP-PXZ在THF(105M)溶液中的紫外-可見(jiàn)吸收光譜和非摻雜薄膜狀態(tài)下的熒光發(fā)射光譜。如圖2-2和表2-2所示,這些化合物的測(cè)試曲線基本一致。在THF溶液中的最大吸收位于338nm處,該處的吸收峰主要來(lái)源于共軛分子骨架的π→π*躍遷。在445nm附近的弱吸收峰歸因于分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移(IntramolecularChargeTransfer,ICT)態(tài)。在熒光光譜中,
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]熱激活延遲熒光材料在有機(jī)電致發(fā)光器件中的研究進(jìn)展[J]. 盧伶,張祥,趙青華. 材料導(dǎo)報(bào). 2019(15)
[2]新一代有機(jī)電致發(fā)光材料與器件[J]. 蘇仕健. 科學(xué)通報(bào). 2016(32)
本文編號(hào):3224961
【文章來(lái)源】:華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:118 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
TADF材料發(fā)光機(jī)理示意圖[47]
華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文12圖1-8雙發(fā)光單元TADF分子的設(shè)計(jì)策略[78]2015年,Lee等[79]將具有吸電子能力的氟原子引入到氰基TADF分子中(化合物3536,如圖1-7)。氟原子相對(duì)氰基較弱的吸電子能力保證了TADF分子的藍(lán)色發(fā)光。而其疏水性質(zhì)則賦予了TADF分子較好的溶解性。這兩種含氟TADF分子以溶液加工方法制備的摻雜OLED器件(SiCz:化合物35或化合物36)的ηext達(dá)到了20%,并可媲美傳統(tǒng)蒸鍍器件效率。因此,這種引入氟原子的設(shè)計(jì)策略對(duì)于制備低成本可溶液加工TADF器件具有重要意義。Duan等[80]將叔丁基引入TADF分子中以改善溶解性,并詳細(xì)研究了它對(duì)分子穩(wěn)定性和發(fā)光效率的影響(如圖1-7所示,化合物3738)。他們發(fā)現(xiàn)外圍修飾的叔丁基不僅可以提高TADF分子的效率,還可以作為一種外圍保護(hù)基而改善分子的穩(wěn)定性。以化合物38:mCBP為發(fā)光層制備的摻雜型OLED器件的ηext最高可達(dá)21.2%。器件的LT50壽命達(dá)到了770h(初始亮度500cdm2),相應(yīng)的100cdm2下的壽命可換算為12873h。因此,這種引入叔丁基的設(shè)計(jì)策略為制備高穩(wěn)定性TADF材料提供了新思路。Adachi等[81]利用量子力學(xué)證明了TADF分子結(jié)構(gòu)與光物理性質(zhì)之間的關(guān)系,并指出了高效率TADF分子的設(shè)計(jì)規(guī)律。理論計(jì)算表明TADF分子的熒光效率取決于基態(tài)S0與單重激發(fā)態(tài)S1之間電子波函數(shù)的重疊程度。因此,TADF分子的輻射躍遷速率隨著重疊積分的升高而增加。他們利用三嗪基團(tuán)和咔唑基團(tuán)設(shè)計(jì)合成了兩種TADF分子(化合物3940,如圖1-7所示)。由圖1-9可知,化合物3940的HOMO軌道均分布在咔唑基團(tuán)上,化合物40的LUMO軌道較明顯地分別在三嗪基團(tuán)上。但前者的LUMO軌道不僅分布在三嗪基團(tuán)上,還離域到了中間苯基上。因此,化合物39分子的HOMO/LUMO重疊積分要大于化合物40分子,導(dǎo)致前者的波函數(shù)重疊更?
華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文36λ=0.71073),F(000)=888,T=173(2)K,2θmax=25.242o(98.7%),20981measuredreflections,8640independentreflections(Rint=0.0843),GOFonF2=1.056,R1=0.1497,wR2=0.1651(alldata),Δe0.424and0.310e3.2.2.5電致發(fā)光器件的制備本章工作中的非摻雜OLED器件是采用真空(<5×104Pa)蒸鍍方法制備的,將氧化銦錫(IndiumTinOxide,ITO)依次用丙酮清洗、異丙醇、半導(dǎo)體洗液、去離子水清洗(23次)和異丙醇清洗1015min,然后放入鼓風(fēng)干燥箱在200℃下干燥2小時(shí)。以上操作完成后,再用氧等離子體預(yù)處理4min。將其轉(zhuǎn)移至蒸鍍艙體中,將各功能層材料按照器件結(jié)構(gòu)順序依次蒸鍍沉積到ITO薄膜上?刂朴袡C(jī)材料、LiF和陰極鋁的沉積速率分別為12/s、0.1/s和35/s。2.3結(jié)果與討論2.3.1光物理數(shù)據(jù)圖2-2化合物DCB-BP-PXZ,CBP-BP-PXZ,mCP-BP-PXZ和mCBP-BP-PXZ的a)紫外-可見(jiàn)吸收光譜(THF溶液,105M)和b)薄膜熒光光譜通過(guò)測(cè)試了化合物DCB-BP-PXZ、CBP-BP-PXZ、mCP-BP-PXZ和mCBP-BP-PXZ在THF(105M)溶液中的紫外-可見(jiàn)吸收光譜和非摻雜薄膜狀態(tài)下的熒光發(fā)射光譜。如圖2-2和表2-2所示,這些化合物的測(cè)試曲線基本一致。在THF溶液中的最大吸收位于338nm處,該處的吸收峰主要來(lái)源于共軛分子骨架的π→π*躍遷。在445nm附近的弱吸收峰歸因于分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移(IntramolecularChargeTransfer,ICT)態(tài)。在熒光光譜中,
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]熱激活延遲熒光材料在有機(jī)電致發(fā)光器件中的研究進(jìn)展[J]. 盧伶,張祥,趙青華. 材料導(dǎo)報(bào). 2019(15)
[2]新一代有機(jī)電致發(fā)光材料與器件[J]. 蘇仕健. 科學(xué)通報(bào). 2016(32)
本文編號(hào):3224961
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