【摘要】：磷光有機電致發(fā)光器件(PhOLEDs)和延遲熒光電致發(fā)光器件(TADF-OLED)由于能100%地利用單重態(tài)和三重態(tài)激子,相比傳統(tǒng)熒光器件具有突出的效率優(yōu)勢而成為OLED領域的研究熱點。典型的PhOLEDs和TADF-OLED均采用主客體材料摻雜的器件結構,占發(fā)光層主要成份的主體材料對器件綜合性能起到了決定性作用,因此主體材料與發(fā)光材料同等重要。研究證明,雙偶極主體材料能有效平衡正負載流子傳輸,不僅有助于提高OLED器件的發(fā)光效率,還能有效減緩效率衰減。然而,目前雙偶極主體材料種類有限,分子設計尚無成熟的方法和理論,尤其其中具有電子傳輸功能的n-型基團的選擇以及與p-型基團的匹配等方面更是挑戰(zhàn)。本文針對這一領域現(xiàn)狀,通過調(diào)節(jié)n-型基團的種類、比例、連接方式等因素,設計、制備“單n-型”和“雙n-型”兩個類型、共五個系列主體材料,并用于制備高效的PhOLEDs和TADF-OLEDs,研究它們的結構-性質(zhì)-電致發(fā)光性能之間的關系,具體如下：(1)含氰基(CN)的“單n-型”主體材料：以CN取代苯基作為電子傳輸基團,以苯基咔唑作為空穴傳輸基團,制備o-CzCN、m-CzCN和p-CzCN三種主體材料,通過變換咔唑與中心核鄰、間、對的連接方式,成功調(diào)節(jié)分子的三重態(tài)能級和載流子傳輸能力。其中,以m-CzCN為主體材料、以FIrpic為摻雜客體材料的藍色磷光器件最大電流效率達到了46.81 cd A-1(最大外量子效率23.14%)；以o-CzCN為主體材料摻雜2CzPN的藍色延遲熒光器件最大外量子效率達到了14.98%,高于當時2CzPN的文獻最高值13.6%。(2)含吡唑的“單n-型”主體材料：以吡唑為n-型基團、以咔唑為p-型基團,同時調(diào)節(jié)鄰間對取代位置以及n-型和p-型基團的摩爾比例,設計、制備了高三重態(tài)能級的系列雙偶極主體材料o-CzDPz、m-CzDPz、3-CzDPz和mCPDPz,分別應用于藍色和綠色PhOLEDs和TADF-OLEDs.發(fā)現(xiàn)n/p基團摩爾比為2：1最有利于電荷平衡,且間位取代的m-CzDPz為主體材料的藍色PhOLED和3-CzDPz為主體材料的綠色PhOLED分別獲得了26.8%和29.0%高外量子效率。更有意義的是,該系列主體材料的綠色TADF-OLEDs效率滾降極低。(3)含氰基吡啶的“雙n-型”主體材料：以氰基吡啶為“雙n-型”基團,引入到傳統(tǒng)主體材料mCP骨架的苯環(huán)或咔唑環(huán)上,分別獲得新主體材料m-PyCNmCP和3-PyCNmCP,并將它們應用于綠色PhOLEDs中,分別獲得了2.01 V和2.27 V的啟亮電壓(對應于1cd m-2的亮度)和101.4 lm W-1和119.3 lm W-1的功率效率。啟亮電壓都低于以Ir(ppy)3為客體材料的綠光器件的最低理論電壓2.4 V,且2.01 V接近迄今Ir(ppy)3器件的最低啟亮電壓1.97 V。(4)含毗唑吡啶的“雙n-型”主體材料：以吡唑吡啶為“雙n-型”電子傳輸基團,制備雙偶極主體材料o-CzPyPz、m-CzPyPz和p-CzPyPz,通過改變分子鄰間對的連接方式,調(diào)節(jié)分子的三重態(tài)能量和電荷傳輸能力等性質(zhì)。以m-CzPyPz為主體材料的藍色磷光器件獲得了49.1 cd A-’(24.5%)的最大效率和低的效率滾降；以p-CzPyPz為主體材料的綠色磷光器件獲得了91.8 cd A-1(27.3%)的最大效率。以m-CzPyPz和p-CzPyPz為主體材料的藍橙二元白光器件分別獲得了57.8 cd A-1(23.6%)和60.7 cd A-1(23.1%)的效率。(5)含二苯膦酰基吡啶的“雙n-型”主體材料：以二苯膦�；〈倪拎椤半pn-型”基團,引入到mCP骨架的不同位置,制備兩種雙偶極主體材料w-PyPOmCP和p-PyPOmCP。與只含吡啶的參比分子PymCP以及文獻上將n-型基團連接在p-型基團上相比,采用二苯膦�；瓦拎椤半pn-型”基團,并將“雙n-型”基團直接連接,不僅有效降低分子的LUMO能級,同時也保證了較高的HOMO能級,因而同時促進正負載流子的注入和傳輸。以m-PyPOmCP為主體材料的藍色磷光器件的最大效率為55.6 cdA-1(25.3%),以p-PyPOmCP為主體材料的綠色磷光器件的最大效率為98.2 cd A-1(28.2%)。
[Abstract]:The phosphorescent organic electroluminescent device (PhOLEDs) and the delayed fluorescent electroluminescent device (TADF-OLED) have become a hot spot in the field of OLEDs due to the fact that the singlet state and the triplet exciton can be used 100% compared to the conventional fluorescent device. The typical PhOLEDs and TADF-OLEDs adopt the device structure doped with the main guest material, and the main material of the main component of the light-emitting layer plays a decisive role in the comprehensive performance of the device, so that the main material and the light-emitting material are of equal importance. The research has shown that the dual-dipole body material can effectively balance the positive and negative carrier transmission, not only can improve the light-emitting efficiency of the OLED device, but also effectively reduce the efficiency attenuation. However, there are no mature methods and theories for molecular design, especially the choice of n-type groups with electron transport function and the matching with p-type groups. In view of the current situation in this field, two types of "single n-type" and "double-n-type" are prepared by adjusting the type, proportion, and connection mode of n-type group, and five series of main body materials are prepared and used for preparing high-efficiency PhOLEDs and TADF-OLEDs. The relationship between the structure and the properties of the cyano (CN) is studied, in particular the following: (1) a cyano (CN)-containing "single n-type" host material: a CN-substituted phenyl group as an electron transport group, and a phenyl disulfide as a hole transport group to prepare three main body materials of o-CzCN, m-CzCN and p-CzCN, The triplet energy level and the carrier transport capacity of the molecule are successfully adjusted by transforming the connection mode between the IGRP and the central core o, m and the pair. in which, the maximum current efficiency of the blue phosphorescent device is 46.81cd A-1 (the maximum external quantum efficiency is 23.14%) with the m-CzCN as the main material, and the maximum external quantum efficiency of the blue delayed fluorescent device doped with the o-CzCN as the main material is 14.98%, Higher than 2CzPN at that time, the highest value was 13.6%. (2) a single n-type "main material with a high triplet state: a series of double-dipole main body materials o-CzDPz, m-CzDPz, 3-CzDPz and mCPDPz are applied to blue and green PhOLEDs and TADF-OLEDs, respectively. It is found that the molar ratio of n/ p groups is 2:1, which is most favorable for charge balance, and the m-CzDPz of m-CzDPz as the main material and the green PhOLEDs of 3-CzDPz as the main material obtain 26.8% and 29.0% high external quantum efficiency, respectively. More particularly, the green TADF-OLEDs of this series of host materials have a low efficiency roll-off. (3) the "double-n-type" main material containing the cyanamide is introduced into a benzene ring or a benzene ring of the mCP framework of the traditional host material by taking the cyanoacrylate as a "double-n-type" group, and the new main body materials m-PyCNmCP and 3-PyCNmCP are respectively obtained, and are applied to the green PhOLEDs, The power efficiency of the starting voltage of 2.01 V and 2.27 V (corresponding to the luminance of 1 cd m-2) and the power efficiency of 101.4 lm W-1 and 119.3 lm W-1 were obtained, respectively. The light-on voltage is lower than the lowest theoretical voltage of the green device with Ir (ppy)3 as the guest material, and 2.01 V is close to the lowest light-on voltage of the Ir (ppy)3 device to date 1.97 V. (4) The "double-n-type"-body material containing the vivacizumab as the "double-n-type" electron transport group, The bi-polar body materials o-CzPyPz, m-CzPyPz and p-CzPyPz are prepared, and the properties of the triplet energy and the charge transport capacity of the molecules are adjusted by changing the connection mode of the pairs of the molecules. The maximum efficiency and low efficiency roll-off of 49.1 cd A-'(24.5%) were obtained with the blue phosphorescent device of m-CzPyPz as the main material. The maximum efficiency of 91.8 cd A-1 (27.3%) was obtained with the green phosphorescent device of p-CzPyPz as the main material. The efficiency of 57.8 cd A-1 (23.6%) and 60.7 cd A-1 (23.1%) was obtained with m-CzPyPz and p-CzPyPz as the main material. (5) The main material of the "double-n-type" main body with the dibenzo-phenyl-base is the "double-n-type" group, which is introduced into different positions of the mCP framework, and the two dipole body materials w-PyPOmCP and p-PyPOmCP are prepared. Compared with the reference molecule PymCP containing only the same, and the n-type group is connected to the p-type group, the double-n-type "group is adopted, and the double-n-type" group is directly connected, so that not only the LUMO energy level of the molecule is effectively reduced, but also the higher HOMO energy level is ensured, Thereby simultaneously promoting the injection and transmission of positive and negative carriers. The maximum efficiency of the blue phosphorescent device with m-PyPOmCP as the main material is 55.6 cA-1 (25.3%), and the maximum efficiency of the green phosphorescent device with p-PyPOmCP as the main material is 98.2 cd A-1 (28.2%).
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ422;TN383.1

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本文編號：2501826