本文關(guān)鍵詞：雙極磷光主體材料的設(shè)計、合成及器件

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【摘要】：有機(jī)電致發(fā)光器件(OLEDs)是有機(jī)光電子領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),在平板顯示和固體照明領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。與傳統(tǒng)的電致熒光器件(FOLEDs)相比,電致磷光器件(PhOLEDs)由于能充分利用器件中的單線態(tài)和三線態(tài)激子,器件的理論最大內(nèi)量子效率達(dá)到100%。磷光主體材料的選擇是影響PhOLEDs性能的關(guān)鍵因素。其中,雙極磷光主體材料由于既能傳輸空穴又能傳輸電子,可以提高器件性能和簡化器件結(jié)構(gòu),引起人們更多的關(guān)注。當(dāng)雙極磷光主體材料分子的單線態(tài)-三線態(tài)能級差(△EST)足夠小(0.5 eV)時,在分子自身的熱運(yùn)動作用下,分子內(nèi)易發(fā)生反向隙間竄越(RISC),這類分子也就是所謂的熱激活延遲熒光(TADF)材料。在TADF器件中,三線態(tài)激子可經(jīng)過TADF材料分子內(nèi)的反向隙間竄越,轉(zhuǎn)變成單線態(tài)激子發(fā)光,也能充分利用100%的激子。這樣,就能夠用TADF材料代替有機(jī)貴金屬配合物,從而大大降低有機(jī)電致發(fā)光器件的成本。因此,開發(fā)新型雙極磷光主體材料及TADF材料具有重要意義。本文設(shè)計和合成了系列基于空穴傳輸基團(tuán)咔唑、三苯胺和電子傳輸基團(tuán)苯腈、2,4,6-三苯基-1,3,5-三嗪、二苯砜和二苯甲酮的雙極磷光主體材料及TADF材料。研究了這些材料的構(gòu)效關(guān)系,包括熱穩(wěn)定性、光物理性質(zhì)、電化學(xué)性質(zhì)及器件性能。主要研究內(nèi)容如下：(1)合成了一種基于電子給體基團(tuán)N-苯基咔唑和電子受體基團(tuán)2,4,6-三苯基-1,3,5-三嗪基團(tuán)的雙極磷光主體材料TPCPZ,研究了其光物理、電化學(xué)和熱穩(wěn)定性,并濕法制備高效率的單層小分子綠光PhOLEDs。該單層綠光PhOLEDs的起亮電壓為3.5 V,最大亮度達(dá)到18000 cd m-2,電流效率達(dá)到20.8 cdA-1。(2)通過電子給體基團(tuán)3,6-二(叔丁基)咔唑分別在電子受體基團(tuán)二苯砜的3-,3’,4-,4'-位發(fā)生取代,合成了一系列咔唑/砜衍生物,它們均可用作TADF材料。系統(tǒng)研究了分子結(jié)構(gòu)對這些材料的光物理、電化學(xué)和熱穩(wěn)定性的影響。通過改變電子給體的數(shù)目和在電子受體上的取代位置,使五種化合物的△EsT從0.39 eV降到0.22 eV。(3)合成了一系列基于N-苯基咔唑/三苯胺取代苯腈/2,4,6-三苯基-1,3,5-三嗪的衍生物。系統(tǒng)研究了分子結(jié)構(gòu)對它們的光物理、電化學(xué)和熱穩(wěn)定性的影響。通過控制電子給體和電子受體的連接方式,四種化合物的AEST從0.75 eV降到0.18 eV。其中,三苯胺/N-苯基咔唑取代2,4,6-三苯基-1,3,5-三嗪的衍生物的AEST僅為0.18 eV和0.37 eV,可作為TADF材料。(4)合成了以N-苯基咔唑基團(tuán)作為空穴傳輸基團(tuán),通過在咔唑環(huán)的3,6-位或2,7-位分別引入電子傳輸基團(tuán)二苯砜基,得到了兩種新型雙極主體材料(36DDPSPC和27DDPSPC),并系統(tǒng)研究了它們的光物理、電化學(xué)和熱穩(wěn)定性。36DDPSPC和27DDPSPC具有較好的熱穩(wěn)定性,有較高的三線態(tài)能級,分別為3.00和2.86 eV,可以用作藍(lán)色磷光雙極主體材料。(5)合成了基于電子給體基團(tuán)3,6-二(叔丁基)咔唑、3,6-二(叔丁基)三咔唑和電子受體基團(tuán)二苯甲酮的TADF材料t-BuCz2BP和t-BuTCz2BP,系統(tǒng)研究了它們的光物理、電化學(xué)和熱穩(wěn)定性。t-BuTCz2BP的三線態(tài)能級為2.59 eV, △EST僅為0.05 eV,基于t-BuTCz2BP濕法制得了不含貴金屬的非摻雜高效TADF綠光OLEDs。該器件的起亮電壓為4.5 V,最大亮度達(dá)到4200 cd m-2,電流效率達(dá)到9.2 cdA-1。
【關(guān)鍵詞】：有機(jī)電致發(fā)光 磷光 有機(jī)小分子 主體材料 雙極 濕法 熱激活延遲熒光
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN383.1;TQ422
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 文獻(xiàn)綜述12-48
• 1.1 有機(jī)電致發(fā)光概述12
• 1.2 有機(jī)電致磷光12-30
• 1.2.1 電致磷光發(fā)光原理12-14
• 1.2.2 磷光客體材料14
• 1.2.3 磷光主體材料14-30
• 1.3 熱激活延遲熒光進(jìn)展30-36
• 1.3.1 基于腈基的TADF材料32
• 1.3.2 基于三嗪的TADF材料32-33
• 1.3.3 基于砜的TADF材料33
• 1.3.4 基于三唑和VA二唑的TADF材料33-34
• 1.3.5 基于二苯甲酮的TADF材料34-36
• 1.3.6 其它類型的TADF材料36
• 1.4 當(dāng)前存在的問題36-37
• 1.5 本論文的主要研究內(nèi)容37-38
• 參考文獻(xiàn)38-48
• 第二章 基于苯基咔唑和2,4,6-三苯基-1,3,5-三嗪的雙極磷光主體材料的設(shè)計、合成及器件48-65
• 2.1 引言48
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分48-52
• 2.2.1 試劑和儀器49-50
• 2.2.2 苯基咔唑/2,4,6-三苯基-1,3,5-三嗪衍生物的合成50-52
• 2.2.3 有機(jī)電致磷光器件的制備52
• 2.3 結(jié)果與討論52-58
• 2.3.1 材料的合成及表征52
• 2.3.2 熱力學(xué)性質(zhì)52-53
• 2.3.3 光物理性質(zhì)53-54
• 2.3.4 電化學(xué)測試和理論計算54-55
• 2.3.5 電致發(fā)光器件55-58
• 2.4 結(jié)論58-60
• 參考文獻(xiàn)60-65
• 第三章 咔唑/二苯砜衍生物的合成及其光譜性能的研究65-92
• 3.1 引言65-68
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分68-72
• 3.2.1 試劑與儀器68-69
• 3.2.2 咔唑/二苯砜衍生物的合成69-72
• 3.3 結(jié)果與討論72-85
• 3.3.1 化合物的合成及表征72
• 3.3.2 晶體結(jié)構(gòu)表征72-74
• 3.3.3 熱力學(xué)性質(zhì)74-76
• 3.3.4 紫外-可見吸收光譜的測定76-77
• 3.3.5 熒光發(fā)射光譜和磷光發(fā)射光譜的測定77-84
• 3.3.7 電化學(xué)測試84
• 3.3.8 理論計算84-85
• 3.4 結(jié)論85-87
• 參考文獻(xiàn)87-92
• 第四章 基于N-苯基咔唑/三苯胺取代苯腈/2,4,6-三苯基-1,3,5-三嗪衍生物的合成及性能的研究92-112
• 4.1 引言92-94
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分94-96
• 4.2.1 試劑與儀器94-95
• 4.2.2 N-苯基咔唑/三苯胺取代苯腈/2,4,6-三苯基-1,3,5-三嗪衍生物衍生物的合成95-96
• 4.3 結(jié)果與討論96-107
• 4.3.1 化合物的合成及表征96-97
• 4.3.2 理論計算97-98
• 4.3.3 晶體結(jié)構(gòu)表征98-100
• 4.3.4 熱力學(xué)性質(zhì)100-101
• 4.3.5 電化學(xué)測試101-102
• 4.3.6 紫外-可見(UV-vis)吸收光譜的測定102-103
• 4.3.7 熒光發(fā)射光譜和磷光發(fā)射光譜的測定103-104
• 4.3.8 延遲熒光性能104-107
• 4.4 結(jié)論107-108
• 參考文獻(xiàn)108-112
• 第五章 9-苯基咔唑/二苯砜衍生物的合成及性能研究112-128
• 5.1 引言112-114
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分114-116
• 5.2.1 試劑與儀器114
• 5.2.2 9-苯基咔唑/二苯砜衍生物的合成114-116
• 5.3 結(jié)果與討論116-123
• 5.3.1 材料的合成及表征116-117
• 5.3.2 熱力學(xué)性質(zhì)117-118
• 5.3.3 光物理性質(zhì)的測定118-120
• 5.3.4 Lippert-Mataga計算120-121
• 5.3.5 電化學(xué)測試121-122
• 5.3.6 理論計算122-123
• 5.4 結(jié)論123-125
• 參考文獻(xiàn)125-128
• 第六章 咔唑/二苯甲酮衍生物的合成及性能的研究128-146
• 6.1 引言128-130
• 6.2 實(shí)驗(yàn)部分130-133
• 6.2.1 試劑與儀器130-131
• 6.2.2 咔唑/二苯甲酮衍生物的合成131-133
• 6.3 結(jié)果與討論133-141
• 6.3.1 咔唑/二苯甲酮衍生物t-BuCz2BP和t-BuTCz2BP的合成133
• 6.3.2 理論計算133-134
• 6.3.3 熱力學(xué)性質(zhì)134-135
• 6.3.4 光物理性質(zhì)的測定135-137
• 6.3.5 延遲熒光137-138
• 6.3.6 電化學(xué)測試138
• 6.3.7 電致發(fā)光性能的研究138-141
• 6.4 結(jié)論141-143
• 參考文獻(xiàn)143-146
• 第七章 結(jié)論與展望146-148
• 7.1 研究結(jié)論146-147
• 7.2 研究展望147-148
• 博士階段取得的成果148-150
• 致謝150

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本文編號：1040594