本文關(guān)鍵詞：濕法雙極小分子主體材料的設(shè)計合成及器件研究　出處：《東南大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：有機發(fā)光二極管(OLEDs)的制備工藝簡單,易于實現(xiàn)大面積以及柔性顯示,因此越來越受到人們的關(guān)注。采用磷光分子作為發(fā)光材料可以使OLEDs的內(nèi)量子效率達到100%。但磷光分子自身存在嚴(yán)重的三線態(tài)-三線態(tài)湮滅現(xiàn)象,必須摻雜在合適的主體材料中才能實現(xiàn)高效的電致發(fā)光。過去的二十年中,聚合物、樹枝狀大分子以及雙極小分子主體材料的開發(fā)使得濕法磷光器件的效率有了很大的提高。然而,濕法器件的高工作電壓使得其功率效率較低,不利于大面積照明的節(jié)能化。此外,高亮度下的效率滾降問題也制約著濕法器件的商業(yè)化步伐。雖然具有較小單三線態(tài)能極差(AEST)的主體材料被證明可以有效的降低器件的工作電壓,但分子設(shè)計上的限制使得開發(fā)具有較小ΔAEST,同時又可用于濕法器件的雙極小分子主體材料變得十分困難。近期,給體和受體分子間形成的激基復(fù)合物被探索出來作為新一類具有較小的AEST的主體材料。由于激基復(fù)合物同時含有電子和空穴傳輸組分,其本身就具有雙極傳輸?shù)奶匦?可以有效的平衡發(fā)光層的載流子,減小器件的效率滾降。本文從以下幾個方面開展了相關(guān)工作：1、設(shè)計合成了一系列基于咔唑和苯并咪唑的雙極主體材料xCz-nPBI。通過改變功能基團的個數(shù)、比例以及連接方式,系統(tǒng)地研究了分子結(jié)構(gòu)對主體材料熱力學(xué)、光學(xué)以及電化學(xué)性能的影響。理論計算和單載流子器件同時證明,增加苯并咪唑基團的個數(shù)可以有效的提高雙極主體的電子傳輸和注入能力。此外,咔唑基團的增加可以降低主體材料的AEST,有利于空穴的注入。結(jié)果顯示,以Cz-6PBI作為主體的濕法綠色磷光OLEDs具有低的起亮電壓(2.9 V),最大電流效率和功率效率分別為47.8 cd A-1 and 29.6 lm W-1。2、合成并表征了三個基于磷氧基團的雙極主體材料。通過分子結(jié)構(gòu)的微調(diào),材料的物理性能(熱力學(xué)穩(wěn)定性、單三線態(tài)能級差以及載流子傳輸平衡性)得到優(yōu)化。理論計算和實驗結(jié)果都表明,三苯胺基團的引入有效的降低了分子的HOMO-LUMO能級差。由于剛性的分子結(jié)構(gòu),咔唑基團的引入可以保證主體材料具有較高的三線態(tài)能級(ET=3.0 eV)。基于該類主體材料的濕法藍(lán)色磷光OELDs的最大電流效率和功率效率分別為25.2 cd A-I和11.5 lm W-1,說明分子調(diào)控是提高濕法器件電致發(fā)光性能的有效途徑。3、通過給體分子和受體分子的等摩爾比混摻,設(shè)計合成了三個可用于濕法成膜的激基復(fù)合物主體材料,并系統(tǒng)地研究了該類材料的激發(fā)態(tài)動力學(xué)以及結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系。實驗結(jié)果表明,存在于電致激發(fā)態(tài)下的締合物是磷光器件中被忽略的能量損失途徑。此外,當(dāng)激基復(fù)合物的能量泄漏效應(yīng)最低時,濕法藍(lán)色磷光OLEDs的起亮電壓最小,功率效率也最高,分別為2.7 V和22.5 lm W-1。這些性能都高于已報道的具有相同器件結(jié)構(gòu)的濕法磷光OLEDs。4、設(shè)計合成了一個基于苯并咪唑和二苯基磷氧的星型電子傳輸材料TPOB。它可以和傳統(tǒng)的空穴傳輸材料TCTA形成激基復(fù)合物TCTA:TPOB。由于TPOB具有較高的三線態(tài)和電子親和勢,激基復(fù)合態(tài)向組分的能量損失可以有效的避免。以該激基復(fù)合物作為主體材料,濕法制備的藍(lán)色磷光OLEDs獲得了較低的起亮電壓2.8 V,較高的功率效率22 lm W-1。此外,在亮度為10000 cd m-2時器件的效率滾降仍然非常低,說明基于該激基復(fù)合物的發(fā)光層具有良好的載流子平衡性能。以上研究證明了分子結(jié)構(gòu)的優(yōu)化對提高激基復(fù)合物電致發(fā)光性能的重要作用。
【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】：2016
【分類號】：TN383.1;TQ422

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