本文關(guān)鍵詞：有機(jī)白光器件主體及發(fā)光材料的設(shè)計(jì)制備與應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：有機(jī)發(fā)光二極管(OLEDs)因在顯示和照明領(lǐng)域都存在著巨大應(yīng)用價值,被稱為新一代固體照明和顯示技術(shù)。特別是其可以采用工藝簡單、成本低廉的溶液加工制備膜技術(shù),發(fā)光材料的分子結(jié)構(gòu)與發(fā)光顏色便于調(diào)節(jié)等特點(diǎn),吸引了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界廣泛的研究�；谌芤悍ㄖ苽涞陌坠庥袡C(jī)發(fā)光二極管(WOLEDs)在發(fā)光效率、發(fā)光穩(wěn)定性等方面與真空蒸鍍成膜技術(shù)制備的有機(jī)小分子電致發(fā)光二極管相比仍然存在較大的差距。目前來說,以溶液法制備的OLED器件多采用以聚合物為主體材料,以含有金屬原子的磷光為摻雜劑的體系來制備發(fā)射層,要制備高效率的WOLEDs器件,在很大方面上依賴于新型的主體和磷光客體材料的開發(fā)。鑒于此,本論文的主要研究目的就是通過設(shè)計(jì)、合成聚合物主體材料和磷光材料同時對器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)高性能的白光聚合物發(fā)光器件。 1.采用給體-受體(D-A)模型設(shè)計(jì)并合成了兩種具有低單-三重態(tài)能量差和分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移的聚合物主體材料。實(shí)驗(yàn)表明,這兩種聚合物具有較高的三線態(tài)能級、高的熱穩(wěn)定性、良好的雙載流子傳輸性能、合適的能級等優(yōu)異的綜合性能。對分子軌道的密度泛函計(jì)算表明,該類D-A型聚合物的HOMO和LUMO具有合適的重疊,可以同時保證兩種材料具有較高的熒光量子產(chǎn)率和較小的單-三重態(tài)能量差(ΔEST0.5eV)。對比兩種材料,研究了磷氧基團(tuán)的引入對電化學(xué)、熱穩(wěn)定性及雙極性等性能的影響。研究了該類聚合物的藍(lán)光發(fā)射性能,并通過向聚合物中摻雜橙光材料,制備了有機(jī)層全溶液法的單一發(fā)射層的兩元熒光-磷光(F-P) WOLEDs�；谠擃惒牧蠟橹黧w的器件,不必引入中間層就能實(shí)現(xiàn)單線態(tài)和三線態(tài)激子的分別利用,簡化了器件結(jié)構(gòu)。以這類聚合物的F-P WOLEDs最大電流效率為10.5cd A-1,最大外量子效率為6.1%。這兩種材料優(yōu)異的電化學(xué)性能、電致發(fā)光性能和載流子傳輸性能表明,D-A型聚合物為合成F-P WOLEDs主體材料提供了一種方法。 2.設(shè)計(jì)并合成了一系列以苯基咔唑和含雜原子基團(tuán)為基本構(gòu)筑單元的聚合物主體材料。通過將剛性的9-苯基咔唑平面與含雜原子的三角錐或者四面體大體積基團(tuán)共聚,實(shí)現(xiàn)了分子主鏈的扭曲,并保持了較高的三線態(tài)能級和熱穩(wěn)定性,該類聚合物可以作為藍(lán)色磷光的主體材料。量子計(jì)算結(jié)果表明,雜原子的引入可以部分打斷聚合物的共軛程度,使聚合物保持較高的三線態(tài)能級(2.72eV)。另一方面,三苯基磷氧(或三苯基膦)單元和咔唑單元的引入能有效提高聚合物的電子和空穴的注入和傳輸能力。在沒有電子傳輸層的情況下,以此類高三線態(tài)聚合物做主體采用溶液法制備的藍(lán)光器件的效率和亮度要高于以PVK為主體的藍(lán)光器件效率(2～9倍)和亮度(2～3倍)。因此,這類聚合物適合作為藍(lán)光材料的主體,并且這種設(shè)計(jì)方法為高三線態(tài)聚合物的合成提供了思路。 3.結(jié)合實(shí)驗(yàn)與量子計(jì)算研究了2-苯基苯并噻唑類配合物分子前線軌道與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系,通過引入不同基團(tuán)縮小分子能隙進(jìn)而對紅移發(fā)光波長做出控制。研究表明采用不同基團(tuán)修飾2-苯基苯并噻唑,可以實(shí)現(xiàn)銥磷光材料不同幅度的發(fā)光紅移。同時,通過修飾CF3基團(tuán)會提高磷光材料量子產(chǎn)率、降低激子壽命。并且這類材料溶液及薄膜中的光致發(fā)光和電致發(fā)光光譜發(fā)射光譜保持一致,這都有利于器件性能的提高。這種調(diào)節(jié)環(huán)金屬配體發(fā)射顏色和分子間的相互作用的方法,為提高發(fā)光性能提供了一種可能。 4.以2-苯基苯并噻唑?yàn)榛A(chǔ)發(fā)展了兩種可以與天藍(lán)光材料Firpic(雙(4,6-二氟苯基吡啶-N,C2)吡啶甲酰合銥)互補(bǔ)的長波長磷光材料。將制備的磷光材料作為摻雜劑通過溶液法制備的單一發(fā)射層有機(jī)發(fā)光二極管器件表現(xiàn)出良好的性能。在沒有電子傳輸層的條件下,橙光器件的電流效率達(dá)到了10.5cdA-,兩元白光器件的最大效率達(dá)到了28.3cd A-1。以紅色磷光材料制備兩元和三元WOLEDs都表現(xiàn)出良好的性能,其中三元白光器件的亮度超過20000cd m-2,最大電流效率為14.6cd A-。用該類材料采用溶液法制備的兩元WOLEDs,不僅獲得了較高的效率同時簡化了器件結(jié)構(gòu)。
【關(guān)鍵詞】：有機(jī)發(fā)光二極管 白光發(fā)射器件 寬帶隙聚合物主體 磷光發(fā)射體 溶液法加工
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN383.1;TQ422
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-14
• ~.寫和符號清單14-15
• 1 引言15-17
• 2 緒論17-49
• 2.1 有機(jī)電致發(fā)光二極管簡介17-26
• 2.1.1 有機(jī)電致發(fā)光二極管發(fā)展歷程17-19
• 2.1.2 有機(jī)電致發(fā)光二極管工作原理19-23
• 2.1.3 有機(jī)電致發(fā)光二極管性能指標(biāo)23-26
• 2.2 有機(jī)電致發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)及制備方法26-29
• 2.2.1 有機(jī)電致發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)26-27
• 2.2.2 有機(jī)電致發(fā)光二極管薄膜制備方法27-29
• 2.3 有機(jī)電致發(fā)光二極管設(shè)計(jì)原則及WOLEDs的實(shí)現(xiàn)方法29-32
• 2.3.1 物理摻雜型白光有機(jī)發(fā)光二極管30-31
• 2.3.2 單一聚合物白光發(fā)光二極管31-32
• 2.4 電致磷光材料32-38
• 2.4.1 電致磷光材料概述32-33
• 2.4.2 幾類不同發(fā)光顏色的電致磷光材料33-38
• 2.5 有機(jī)發(fā)光二極管主體材料38-47
• 2.5.1 主體材料概述38
• 2.5.2 有機(jī)小分子主體材料38-41
• 2.5.3 聚合物主體、電磷光/熒光材料41-47
• 2.6 課題的提出和設(shè)計(jì)思想47-49
• 3 低單-三重態(tài)能級差(△E_(ST))藍(lán)光聚合物的制備及在熒光-磷光混合WOLEDs中的應(yīng)用49-69
• 3.1 前言49
• 3.2 設(shè)計(jì)思想49-50
• 3.3 實(shí)驗(yàn)部分50-56
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)儀器與原料50-52
• 3.3.2 量子計(jì)算方法52
• 3.3.3 器件制備與性能測試52
• 3.3.4 給-受體聚合物的分子設(shè)計(jì)與合成52-56
• 3.4 結(jié)果與討論56-68
• 3.4.1 給-受體聚合物的表征56
• 3.4.2 給-受體聚合物熱穩(wěn)定性研究56-57
• 3.4.3 給-受體聚合物的光物理性能57-60
• 3.4.4 給-受體聚合物電化學(xué)性能與理論計(jì)算60-62
• 3.4.5 溶液法制備F-P混合WOLEDs器件及性能研究62-68
• 3.5 本章小結(jié)68-69
• 4 基于咔唑和雜原子高三線態(tài)聚合物主體材料的設(shè)計(jì)、合成及應(yīng)用69-88
• 4.1 前言69-70
• 4.2 高三線態(tài)聚合物設(shè)計(jì)思想70-71
• 4.3 實(shí)驗(yàn)部分71-76
• 4.3.1 主要儀器與原料71-72
• 4.3.2 量于計(jì)算方法72
• 4.3.3 器件制備與性能測試72-73
• 4.3.4 聚合物的合成73-76
• 4.4 結(jié)果與討論76-86
• 4.4.1 聚合物的合成與表征76-77
• 4.4.2 密度泛函理論計(jì)算77-78
• 4.4.3 熱穩(wěn)定性研究78-80
• 4.4.4 光物理性能80-81
• 4.4.5 電化學(xué)性能81-82
• 4.4.6 聚合物為主體的藍(lán)光器件的制備及性能研究82-86
• 4.5 本章小結(jié)86-88
• 5 基于苯并噻唑類發(fā)光可調(diào)橙-紅磷光材料的設(shè)計(jì)、合成及在溶液法制備高效單發(fā)射層WOLEDs中的應(yīng)用88-114
• 5.1 前言88-89
• 5.2 發(fā)光顏色可調(diào)銥配合物磷光材料的設(shè)計(jì)思想89-90
• 5.3 實(shí)驗(yàn)部分90-95
• 5.3.1 主要儀器和原料90-91
• 5.3.2 磷光材料的合成與表征91-95
• 5.3.3 器件制備程序及性能測試95
• 5.4 結(jié)果與討論95-112
• 5.4.1 磷光材料的光物理性能95-98
• 5.4.2 磷光材料的電化學(xué)性能及量子計(jì)算98-103
• 5.4.3 單色有機(jī)發(fā)光二極管器件103-106
• 5.4.4 基于橙色磷光材料的單發(fā)射層WOLEDs106-109
• 5.4.5 基于紅色磷光材料的單發(fā)射層WOLEDs109-112
• 5.5 本章小結(jié)112-114
• 6 結(jié)論與展望114-117
• 6.1 結(jié)論114-115
• 6.2 展望115-117
• 參考文獻(xiàn)117-136
• 附錄A 部分化合物的核磁譜圖136-143
• 作者簡歷及在學(xué)研究成果143-149
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集149

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：339218