發(fā)布時間：2020-02-24 01:54

【摘要】：有機(jī)光電功能材料相比于無機(jī)材料,有著諸多的優(yōu)勢,例如輕質(zhì)、廉價、帶隙易調(diào)節(jié)、化學(xué)結(jié)構(gòu)多樣、可溶液加工等,使其在有機(jī)電致發(fā)光二極管(OLED)、有機(jī)太陽能電池(OPV)以及有機(jī)場效應(yīng)晶體管(OFET)方面應(yīng)用廣泛。S,S-二氧-二苯并噻吩(SO)是一類具有較好剛性平面的缺電子單元,熒光性較好,其中硫原子處于最高的化學(xué)價態(tài),有著很好的電子親和勢及抗氧化性能。然而SO單元也存在著一些缺點(diǎn),例如共軛平面較小、反應(yīng)活性位點(diǎn)少、溶解性差等,制約了其在OLED中的應(yīng)用。綜合上述優(yōu)缺點(diǎn),本論文合成了雙S,S-二氧-二苯并噻吩小分子衍生物,小分子具有較大的共軛平面和較好的溶解性,反應(yīng)活性位點(diǎn)較多,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好,熒光性強(qiáng)。將小分子單元引入到聚合物主鏈中,進(jìn)一步提高材料的電子傳輸性能和熒光量子效率,有利于制備高性能的有機(jī)電致發(fā)光器件。1)以芴及2,7-咔唑?yàn)樵?合成了雙(二苯并噻吩)并環(huán)戊二烯(FBT),雙(S,S-二氧-二苯并噻吩)并環(huán)戊二烯(FBTO),雙(二苯并噻吩)并吡咯(Cz BT)以及雙(S,S-二氧-二苯并噻吩)并吡咯(Cz BTO)稠環(huán)化合物。分子的剛性結(jié)構(gòu)賦予其較好的熱穩(wěn)定性,熱分解溫度(Td,對應(yīng)于失重5wt.%)均超過350℃,其中Cz BTO的化合物熔點(diǎn)達(dá)到280℃。小分子實(shí)現(xiàn)了由紫外到藍(lán)光的熒光發(fā)射。量化計算中,FBTO、Cz BTO比FBT、Cz BT的HOMO和LUMO能級明顯降低,FBTO較FBT帶隙縮窄,Cz BTO較Cz BT帶隙變寬,量化計算結(jié)果與循環(huán)伏安法得到的電化學(xué)性能吻合。2)以3,9-吲哚咔唑?yàn)樵?合成了雙(苯并噻吩)并吲哚咔唑(ICz BT)。ICz BT具有很好的剛性平面和適中的帶隙,吲哚咔唑單元賦予其較好的空穴傳輸性能,稠環(huán)結(jié)構(gòu)賦予其穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)。制備的OFET器件性能優(yōu)良,材料的最大空穴遷移率接近0.6 cm2/(Vs),閾值電壓接近0 V,電流開關(guān)比達(dá)到106,器件在空氣中放置數(shù)天性能穩(wěn)定,連續(xù)工作1小時遷移率幾無變化。3)芴基-S,S-二氧-二苯并噻吩衍生物(FSO)的發(fā)光聚合物具有良好的熱穩(wěn)定性和較高的熒光量子效率(QPL),藍(lán)光材料和綠光材料的熒光量子效率分別達(dá)到70%和87%。藍(lán)光單層器件得到2.8 V的較低啟亮電壓,加入PVK層,器件效率得到提高。綠光單層器件得到2.7 V的較低啟亮電壓,調(diào)節(jié)FSO含量可實(shí)現(xiàn)由藍(lán)光到綠光的熒光發(fā)射。紅光聚合物單層器件取得3.2 V的較低啟亮電壓,器件也可表現(xiàn)出不錯的效果。4)咔唑基-S,S-二氧-二苯并噻吩衍生物(Cz SO)的發(fā)光聚合物具有良好的熱穩(wěn)定性。藍(lán)光單層器件取得3.5 V的較低啟亮電壓,Cz SO單元空間扭曲構(gòu)型減弱了分子間的ICT效應(yīng),抑制了光譜的紅移,器件取得(0.15,0.10)的較好深藍(lán)光色坐標(biāo)。綠光材料的最大熒光量子效率達(dá)94%,綠光單層器件實(shí)現(xiàn)了3.2V的較低啟亮電壓,Cz SO單元空間扭曲構(gòu)型也抑制了光譜的紅移,器件取得(0.34,0.58)的較好綠光色坐標(biāo)。紅光聚合物單層器件可以獲得3.7 V的較低啟亮電壓,優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)之后器件效率有所提升。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O626.12

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本文編號：2582320