本文關(guān)鍵詞：含硅有機共軛光電功能材料的設(shè)計、合成及性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在過去的幾十年間,以有機共軛分子為代表的有機半導(dǎo)體材料引發(fā)了一場光電子材料領(lǐng)域的革命,并由此誕生了一門新興學(xué)科—有機電子學(xué)。發(fā)展迄今,有機材料在發(fā)光二極管、太陽能電池、場效應(yīng)晶體管、電存儲、生物/化學(xué)傳感器等領(lǐng)域相繼獲得應(yīng)用。近年來,含硅有機光電功能材料受到了廣泛的關(guān)注,設(shè)計合成了許多新穎的、性能優(yōu)異的光電功能材料。這主要是由于硅原子最外層d軌道的存在,在與π共軛體系形成σ-π*共軛的同時,最外層d軌道與π共軛體系也存在部分重疊,這使化合物具有相對較低的LUMO能級,有利于電子的注入,并且由于硅原子半徑較大,形成的鍵容易極化,鍵能低,在合成上很容易引入其它的具有特定載流子傳輸性質(zhì)的官能團來調(diào)節(jié)化合物載流子的注入和傳輸性質(zhì)。本文主要圍繞含硅有機共軛光電功能材料的設(shè)計、合成及其在器件中的應(yīng)用,研究化合物的光物理性能及其電學(xué)性能。研究內(nèi)容如下:首先針對如何構(gòu)建理想主體材料,設(shè)計合成了基于芳香硅烷和咔唑的主體材料,研究了其作為主體材料時藍(lán)光電致磷光器件的性能,提出了構(gòu)建理想主體材料的新理論;其次針對硅原子引入到大平面共軛分子的合成問題,開發(fā)了基于過渡金屬催化構(gòu)建含硅的大平面共軛分子的方法,研究了合成的分子作為藍(lán)光主體材料的性質(zhì);最后針對難以調(diào)節(jié)π堆疊聚合物電荷傳輸性能的問題,基于聚乙烯基咔唑,設(shè)計、合成了一種新型的π堆疊聚合物—聚乙烯基甲基硅芴,研究了其作為活性層時納米保險絲器件的性能。具體研究內(nèi)容如下:1)設(shè)計、合成了基于含芳基硅烷的主體材料,提高化合物的熱穩(wěn)定性,獲得了高效穩(wěn)定的藍(lán)光電致發(fā)光器件。在傳統(tǒng)的UGH類材料的基礎(chǔ)上,通過δ鍵(Si-N鍵)直接相連,將其中的苯環(huán)換成具有高熱穩(wěn)定性和優(yōu)異載流子傳輸性能的咔唑基團,合成了四種新型的主體材料。通過實驗和量子化學(xué)計算研究表明,這些新型的主體材料具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性(Td:295-359oC,Tm:206-268oC),高的三線態(tài)能級(3.0 eV),合適的HOMO(-5.65~-5.83 e V)以及優(yōu)異的成膜性�；谠擃愔黧w材料的藍(lán)光電致發(fā)光器件獲得了較好的性能,其中啟動電壓為3.0 V,最大的電流效率,功率效率和外量子效率分別為23.4 cd/A,19.3 lm/W和12.4%。2)設(shè)計、合成了三苯基硅修飾的含芳基硅烷的主體材料,進一步改善了化合物的光電性能,提高藍(lán)光電致發(fā)光器件性能。設(shè)計、合成了以Si-N、Si-C鍵相連的主體材料,對化合物的熱分析、光譜、電化學(xué)等性能進行了系統(tǒng)的表征,探索了這類材料作為主體材料在藍(lán)光電致磷光器件中的應(yīng)用。研究結(jié)果表明,通過Si-C鍵連接方式引入具有一定吸電子能力的三苯基硅基團后,化合物的熱穩(wěn)定性得到提高(Td:295-427oC,Tm:206-272oC),相似的光物理性質(zhì)(基本一致的吸收和發(fā)射光譜),高的三線態(tài)能級(~3.0 e V),合適的HOMO(-5.65~-5.90 e V)和LUMO(-1.95~-2.23 eV)能級。藍(lán)色磷光器件結(jié)果表明,器件具有極低的啟動電壓(2.6V),較好的器件性能(電流效率為14.8 cd/A)。3)設(shè)計、合成了基于芳基硅烷-苯環(huán)-咔唑的主體材料體系,提出新的構(gòu)建理想主體材料設(shè)計理念。通過調(diào)節(jié)主體材料三線態(tài)激子形成截面和三線態(tài)激子形成比率來設(shè)計理想的主體材料。通過理論與實驗相結(jié)合的方法,詳細(xì)的研究了主體材料的光物理和電化學(xué)性質(zhì)。研究結(jié)果表明SiPCz較SiPTCz有著相似的光物理和電化學(xué)性質(zhì),其最大的不同是Si PCz較SiPTCz有著小的三線態(tài)激子形成截面和三線態(tài)形成比率。通過限制主體材料三線態(tài)激子的形成比例可以很好的抑制由主體材料三線態(tài)激子引起的三線態(tài)-極化子淬滅(TPQ)效應(yīng)。器件結(jié)果表明具有小的三線態(tài)激子形成截面和激子形成比例的Si PCz顯示出了優(yōu)異的器件性能,其中電流效率、功率效率和外量子效率分別為43.7 cd/A,32.7 lm/W和20.7%。4)設(shè)計、合成了含硅原子的大π共軛分子—硅嗪衍生物,并將其應(yīng)用于藍(lán)色磷光電致發(fā)光器件。通過過渡金屬催化的方法將硅原子引入到大π共軛平面中。該方法具有產(chǎn)率高,前體易得,操作簡單等特點,并且可以拓展到合成其它類的硅嗪衍生物。通過實驗和理論計算相結(jié)合的方法,詳細(xì)研究了化合物的光物理和電化學(xué)性能。研究結(jié)果表明硅嗪衍生物具有較好的熱穩(wěn)定性(Td:246oC,Tm:150oC),高的三線態(tài)能級(~3.0 eV),合適的HOMO和LUMO能級。首次將硅嗪衍生物作為主體材料應(yīng)用到藍(lán)光電致磷光器件中,取得了與其他類主體材料相媲美的器件性能,其中電流效率為24.2 cd/A、功率效率為20.3 lm/W,外量子效率為11.2%。5)設(shè)計、合成了含硅原子的聚合物—聚乙烯基甲基硅芴,并將其應(yīng)用于納米保險絲器件。該聚合物展現(xiàn)出優(yōu)異的分子保險絲的性質(zhì),表現(xiàn)出良好的WORM的存儲特性。結(jié)合紫外熒光吸收和發(fā)射光譜,X-單晶衍射,顯微鏡-發(fā)射光譜和量子化學(xué)計算和分子動力學(xué)模擬等手段詳細(xì)研究了分子保險絲器件的機理。這種聚合物的納米薄膜導(dǎo)電開關(guān)機理是受π-π堆疊的導(dǎo)電電絲的形成(ON態(tài))和電子或者空穴注入對導(dǎo)電電絲的破壞(OFF態(tài))造成的。這種通過硅原子的引入構(gòu)建聚乙烯基甲基硅芴的光電功能材料為設(shè)計合成高性能π堆積聚合物提供了一種可行的研究方案。
【關(guān)鍵詞】：硅原子 主體材料 有機電致磷光器件 π-堆疊聚合物 納米保險絲器件
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB34
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 專用術(shù)語注釋表12-13
• 第一章 緒論13-37
• 1.1 引言13
• 1.2 有機電子學(xué)13-14
• 1.3 有機電致發(fā)光器件14-17
• 1.3.1 有機電致發(fā)光現(xiàn)象14-15
• 1.3.2 有機電致發(fā)光器件的發(fā)展歷史15-16
• 1.3.3 有機電致發(fā)光器件的基本原理16-17
• 1.4 實現(xiàn)高效的有機電致發(fā)光途徑17-25
• 1.4.1 有機電致磷光發(fā)光器件18-20
• 1.4.2 三線態(tài)-三線態(tài)湮滅20-22
• 1.4.3 雜化局域電荷轉(zhuǎn)移22-23
• 1.4.4 熱活化延遲熒光材料23-25
• 1.5 含硅的主體材料在有機電致發(fā)光器件中的應(yīng)用25-30
• 1.5.1 含硅類小分子主體材料26
• 1.5.2 含硅類衍生物的主體材料26-30
• 1.6 本論文設(shè)計思路30-31
• 參考文獻31-37
• 第二章 氮硅主體材料的設(shè)計、合成及器件性能研究37-58
• 2.1 引言37-38
• 2.2 設(shè)計思路38
• 2.3 實驗部分38-43
• 2.3.1 主要藥品和試劑38-39
• 2.3.2 實驗儀器和方法39
• 2.3.3 理論計算39-40
• 2.3.4 電致發(fā)光器件制備40
• 2.3.5 材料合成與表征40-43
• 2.4 結(jié)果與討論43-55
• 2.4.1 氮硅主體材料的合成與結(jié)構(gòu)表征43
• 2.4.2 氮硅主體材料的單晶性質(zhì)43-45
• 2.4.3 氮硅主體材料的熱學(xué)性質(zhì)45-47
• 2.4.4 氮硅主體材料的光物理性質(zhì)47-48
• 2.4.5 氮硅主體材料的三線態(tài)能級48-49
• 2.4.6 氮硅主體材料的電化學(xué)性質(zhì)49-50
• 2.4.7 氮硅主體材料的量子化學(xué)計算50-51
• 2.4.8 氮硅主體材料的電致發(fā)光器件性能51-55
• 2.5 本章小結(jié)55
• 參考文獻55-58
• 第三章 三苯基硅修飾的主體材料設(shè)計、合成及性能研究58-75
• 3.1 引言58-59
• 3.2 設(shè)計思路59
• 3.3 實驗部分59-63
• 3.3.1 主要藥品和試劑59-60
• 3.3.2 實驗儀器和方法60
• 3.3.3 理論計算60-61
• 3.3.4 電致發(fā)光器件制備61
• 3.3.5 材料合成與表征61-63
• 3.4 結(jié)果與討論63-72
• 3.4.1 三苯基硅修飾的氮硅主體材料的合成與結(jié)構(gòu)表征63-64
• 3.4.2 三苯基硅修飾的氮硅主體材料的熱學(xué)性質(zhì)64-65
• 3.4.3 三苯基硅修飾的氮硅主體材料的光物理性質(zhì)65-67
• 3.4.4 三苯基硅修飾的氮硅主體材料的三線態(tài)能級67
• 3.4.5 三苯基硅修飾的氮硅主體材料的電化學(xué)性質(zhì)67-68
• 3.4.6 三苯基硅修飾的氮硅主體材料的量子化學(xué)計算68-70
• 3.4.7 三苯基硅修飾的氮硅主體材料的電致發(fā)光器件性能70-72
• 3.5 本章小結(jié)72-73
• 參考文獻73-75
• 第四章 選擇性調(diào)控三線態(tài)激子形成截面提高藍(lán)色電致磷光器件效率75-105
• 4.1 引言75-76
• 4.2 設(shè)計思路76-77
• 4.3 實驗部分77-84
• 4.3.1 主要藥品和試劑77-78
• 4.3.2 實驗儀器和方法78
• 4.3.3 理論計算78-82
• 4.3.4 電致發(fā)光器件制備82-83
• 4.3.5 SiPCz材料合成與表征83-84
• 4.4 結(jié)果與討論84-100
• 4.4.1 SiPCz合成與結(jié)構(gòu)表征84-85
• 4.4.2 SiPCz主體材料的熱學(xué)性質(zhì)85-86
• 4.4.3 SiPCz主體材料的形貌86-87
• 4.4.4 SiPCz主體材料的光物理性質(zhì)87-88
• 4.4.5 SiPCz主體材料的三線態(tài)能級88-89
• 4.4.6 SiPCz主體材料的電化學(xué)性質(zhì)89-91
• 4.4.7 SiPCz主體材料的量子化學(xué)計算91-94
• 4.4.8 SiPCz主體材料的電致發(fā)光器件性能94-98
• 4.4.9 SiPCz主體材料的電致發(fā)光熒光器件性質(zhì)98-100
• 4.4.10 SiPCz主體材料的器件性能結(jié)果討論100
• 4.5 本章小結(jié)100-101
• 參考文獻101-105
• 第五章 新型硅嗪的設(shè)計、合成及器件性能研究105-130
• 5.1 引言105-106
• 5.2 設(shè)計思路106-107
• 5.3 實驗部分107-113
• 5.3.1 主要藥品和試劑107-108
• 5.3.2 實驗儀器和方法108-109
• 5.3.3 理論計算109-110
• 5.3.4 電致發(fā)光器件制備110
• 5.3.5 材料合成與表征110-113
• 5.4 結(jié)果與討論113-125
• 5.4.1 合成、結(jié)構(gòu)表征及反應(yīng)機理圖113-114
• 5.4.2 硅嗪衍生物的單晶分析114-116
• 5.4.3 硅嗪衍生物的熱學(xué)性質(zhì)116-117
• 5.4.4 硅嗪衍生物的形貌117
• 5.4.5 硅嗪衍生物的光物理性質(zhì)117-119
• 5.4.6 硅嗪衍生物的電化學(xué)性質(zhì)119-120
• 5.4.7 硅嗪衍生物的量子化學(xué)計算120-122
• 5.4.8 硅嗪衍生物的三線態(tài)能級122-123
• 5.4.9 硅嗪衍生物的電致發(fā)光器件性能123-125
• 5.5 本章小結(jié)125
• 參考文獻125-130
• 第六章 硅原子調(diào)節(jié)聚合物的電荷傳輸性能及納米保險絲器件130-151
• 6.1 引言130
• 6.2 設(shè)計思路130-132
• 6.3 實驗部分132-135
• 6.3.1 主要藥品和試劑132
• 6.3.2 實驗儀器和方法132-133
• 6.3.3 理論計算133-134
• 6.3.4 電致發(fā)光器件制備134
• 6.3.5 材料合成與表征134-135
• 6.4 結(jié)果與討論135-147
• 6.4.1 合成與結(jié)構(gòu)表征135-136
• 6.4.2 聚乙烯基甲基硅芴的熱力學(xué)性質(zhì)136-137
• 6.4.3 聚乙烯基甲基硅芴的形貌137
• 6.4.4 聚乙烯基甲基硅芴的電化學(xué)性質(zhì)137-138
• 6.4.5 聚乙烯基甲基硅芴的納米保險絲性能138-140
• 6.4.6 聚乙烯基甲基硅芴的光物理性質(zhì)140-141
• 6.4.7 聚乙烯基甲基硅芴的量子化學(xué)計算141-144
• 6.4.8 聚乙烯基甲基硅芴的分子動力學(xué)研究144-145
• 6.4.9 聚乙烯基甲基硅芴的納米保險絲器件機理討論145-147
• 6.5 本章小結(jié)147-148
• 參考文獻148-151
• 第七章 總結(jié)與展望151-153
• 附錄1 部分化學(xué)物的核磁和質(zhì)譜153-165
• 附錄2 攻讀博士學(xué)位期間撰寫的論文165-167
• 附錄3 攻讀博士學(xué)位期間參加的科研項目167-168
• 致謝168-169

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊婷婷;許慧俠;王華;苗艷勤;杜曉剛;景姝;許并社;;一種基于咔唑的新型磷光主體材料的合成及光電性能[J];物理化學(xué)學(xué)報;2013年06期

2 馬治軍;雷霆;裴堅;劉晨江;;藍(lán)色有機電致磷光主體材料[J];化學(xué)進展;2013年06期

3 黃斌;唐霽楠;蔣偉;楊文;班鑫鑫;孫岳明;;小分子藍(lán)色磷光主體材料[J];有機化學(xué);2013年07期

4 趙青華;李明智;張婉云;;聚合物主體材料在磷光有機電致發(fā)光器件中的研究進展[J];材料導(dǎo)報;2013年17期

5 密保秀;廖章金;高志強;黃維;陳金鑫;;摻雜發(fā)光有機電致磷光器件工作原理及主體材料[J];中國科學(xué):化學(xué);2010年10期

6 李明智;張婉云;趙青華;;一種聚芴類磷光主體材料的合成與性能研究[J];化學(xué)工程與裝備;2013年07期

7 王興東;王淑萌;馬志華;丁軍橋;王利祥;景遐斌;王佛松;;三苯胺為中心核的咔唑樹枝狀主體材料的合成與性能表征[J];應(yīng)用化學(xué);2014年06期

8 黃達(dá);葉俊;趙偉明;鄭才俊;王靜;陶斯祿;歐雪梅;張曉宏;;雙極綠色磷光主體材料1-甲基-3-[4-(9-咔唑基)苯基]-4-苯基喹啉-2(1H)-酮的合成與性能研究[J];影像科學(xué)與光化學(xué);2010年06期

9 王傳明;范曲立;霍巖麗;黃維;;有機電致磷光材料的分子設(shè)計:從主體材料到客體材料[J];化學(xué)進展;2006年05期

10 崔林松;柳淵;蔣佐權(quán);廖良生;;基于聯(lián)咔唑為骨架的雙極主體材料的合成及其在有機電致發(fā)光器件中的應(yīng)用[J];影像科學(xué)與光化學(xué);2014年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 龔少龍;楊楚羅;秦金貴;;基于咔唑和苯并咪唑單元的電致磷光主體材料的性能研究[A];全國第八屆有機固體電子過程暨華人有機光電功能材料學(xué)術(shù)討論會摘要集[C];2010年

2 楊楚羅;陶友田;王強;馬東閣;秦金貴;;電致磷光器件主體材料的設(shè)計、合成與性能研究[A];全國第八屆有機固體電子過程暨華人有機光電功能材料學(xué)術(shù)討論會摘要集[C];2010年

3 龔少龍;蔣佐權(quán);許曦晨;楊楚羅;秦金貴;;新型CBP類似分子的結(jié)構(gòu)與性能研究[A];全國第八屆有機固體電子過程暨華人有機光電功能材料學(xué)術(shù)討論會摘要集[C];2010年

4 張正勇;張耀華;劉錦懷;;SnO_2主體材料氣敏振蕩特性的進一步研究[A];第六屆全國氣濕敏傳感器技術(shù)學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2000年

5 王平;啜于濤;柴春鵬;范星河;鄒德春;周其鳳;;銥復(fù)合物摻雜的甲殼型液晶聚合物電致磷光器件研究[A];2007年全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會論文摘要集（下冊）[C];2007年

6 禹鋼;劉志偉;卞祖強;黃春輝;;高效的鋱(Ⅲ)配合物電致發(fā)光器件[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第06分會：稀土材料化學(xué)及應(yīng)用[C];2014年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 俞文君;人物紀(jì)念館的“陳列體系化”處理過程[N];中國文物報;2010年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李歡歡;含硅有機共軛光電功能材料的設(shè)計、合成及性能研究[D];南京郵電大學(xué);2015年

2 鄧力軍;銥配合物和主體材料的合成及電致發(fā)光性質(zhì)[D];大連理工大學(xué);2013年

3 武潔;基于咔唑及氧化膦的雙極性藍(lán)色磷光主體材料的理論研究[D];東北師范大學(xué);2013年

4 張婷;有機藍(lán)色熒光材料和磷光主體材料的合成及電致發(fā)光性質(zhì)研究[D];大連理工大學(xué);2012年

5 何鑒;有機電致磷光摻雜和主體材料的合成及性能研究[D];中國科學(xué)院研究生院（理化技術(shù)研究所）;2007年

6 莊錦勇;新型磷光OLED主客體材料的設(shè)計合成及性能研究[D];蘇州大學(xué);2013年

7 殷成蓉;位阻功能化的π-堆積聚合物半導(dǎo)體材料的設(shè)計、合成及其性能研究[D];南京郵電大學(xué);2013年

8 王世民;基于芴的雙極主體材料以及金屬有機磷光材料的合成和光電性能研究[D];鄭州大學(xué);2012年

9 穆廣園;遷移率可調(diào)電子傳輸與主體材料的合成及其性能研究[D];華中科技大學(xué);2014年

10 楊曉;界面修飾對有機電致發(fā)光器件性能的影響[D];華中科技大學(xué);2013年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張霞光;非共軛聚合物磷光主體材料和延遲熒光材料的理論研究[D];西南大學(xué);2015年

2 孔祥玖;含柔性鏈的雙極傳輸主體材料的設(shè)計、合成及表征[D];陜西師范大學(xué);2015年

3 李倩;藍(lán)光磷光有機發(fā)光二極管主體材料的合成及表征[D];蘇州大學(xué);2015年

4 陳坤;含有二苯基氧化膦的大環(huán)雙極性主體材料的合成和發(fā)光性質(zhì)研究[D];南京大學(xué);2014年

5 楊肇敏;含硅藍(lán)色磷光OLED主體材料的合成及其性能研究[D];北京化工大學(xué);2015年

6 王淼;含氰基吡啶及三唑雙偶極主體材料的合成及性能研究[D];大連理工大學(xué);2015年

7 訾由;具有含氮雜環(huán)骨架的有機光電功能分子的設(shè)計合成及其性能研究[D];蘇州大學(xué);2015年

8 柳淵;高性能白光有機發(fā)光二極管（WOLEDs）的制備與研究[D];蘇州大學(xué);2015年

9 趙慧茹;量子化學(xué)方法在分子晶體計算中的應(yīng)用[D];南京大學(xué);2015年

10 劉雅坤;寬能隙磷光主體材料的合成及應(yīng)用[D];華中科技大學(xué);2011年

  本文關(guān)鍵詞：含硅有機共軛光電功能材料的設(shè)計、合成及性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：357926