本文關(guān)鍵詞：基于菲并咪唑的深藍(lán)光半導(dǎo)體材料的設(shè)計(jì)合成與光電性能研究

  更多相關(guān)文章： 有機(jī)電致發(fā)光器件 深藍(lán)光 菲并咪唑 咔唑 三苯基硅

【摘要】：有機(jī)電致發(fā)光器件（Organic Light-emitting Devices, OLEDs）因其響應(yīng)速度快、超薄、對(duì)比度高、可彎曲等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是新一代的顯示技術(shù)。經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，，OLEDs在市場(chǎng)中已嶄露頭角。然而許多關(guān)鍵問(wèn)題至今尚未解決，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于預(yù)期。首先需要面對(duì)的當(dāng)屬材料問(wèn)題。紅、綠、藍(lán)（R、G、B）三基色材料是OLEDs發(fā)展的根本。目前綠光、紅光材料發(fā)展尚好。綠色、紅色磷光材料的出現(xiàn)更是大大提升了綠光、紅光器件的水平，壽命、效率、色度等足以滿足商業(yè)化要求。藍(lán)光材料發(fā)展相對(duì)緩慢。尤其高效率、飽和深藍(lán)光（色坐標(biāo)y＜0.06）領(lǐng)域的發(fā)展亟待突破。 高效率、飽和深藍(lán)光材料意義重大。第一，全色顯示時(shí)，作為三基色之一的藍(lán)光飽和度越高，越可以復(fù)現(xiàn)出更多色彩飽和的畫(huà)面，提高人眼的視覺(jué)感觸。第二，全色顯示時(shí)，50%以上的功率消耗來(lái)源于藍(lán)光。藍(lán)光的CIE（國(guó)際照明委員會(huì)）y值是決定功率消耗的主要因素。深藍(lán)光材料的CIE坐標(biāo)y值小，能有效降低器件的功率消耗。第三，基于深藍(lán)光寬的禁帶，可以通過(guò)能量轉(zhuǎn)移生成其他光色，使全色顯示的組件制程得到簡(jiǎn)化，又能提高器件的穩(wěn)定性。因而高效率、飽和深藍(lán)光材料對(duì)于推動(dòng)OLEDs的商業(yè)應(yīng)用起到重要作用。 目前已報(bào)道的高效率、飽和深藍(lán)光熒光材料種類非常有限。主要原因有以下幾點(diǎn)：1)禁帶寬的要求使得藍(lán)光材料的構(gòu)筑基團(tuán)相對(duì)較少；2)有機(jī)分子普遍存在的聚集效應(yīng)會(huì)使材料的光色紅移，效率降低；3)由于材料的共軛長(zhǎng)度較小，遷移率性質(zhì)降低；4)制備器件時(shí)，材料較寬的禁帶很難同時(shí)有效的注入空穴與電子，導(dǎo)致器件效率降低。多方面的矛盾使得藍(lán)光材料兼顧效率和色度變得更加困難。因此本論文旨在開(kāi)發(fā)高效率、低y值的深藍(lán)光材料，基于合適的深藍(lán)光構(gòu)筑基團(tuán)，豐富深藍(lán)光材料體系。通過(guò)優(yōu)化材料的熱、光、電等性質(zhì)，在深入認(rèn)識(shí)飽和藍(lán)光材料體系的結(jié)構(gòu)、性能關(guān)系基礎(chǔ)上，得到高效率、飽和深藍(lán)光材料與器件。 根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)研和研究組工作基礎(chǔ)，菲并咪唑基團(tuán)作為一類新型的藍(lán)光材料的構(gòu)筑基團(tuán)，展現(xiàn)出較高的溶液、薄膜光致發(fā)光效率，優(yōu)異的光熱穩(wěn)定性，合適的電子能級(jí)，相對(duì)平衡的載流子注入和傳輸能力，制備方法簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)調(diào)控方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。本論文以菲并咪唑?yàn)樯钏{(lán)光的構(gòu)筑基團(tuán)，基于對(duì)菲并咪唑基團(tuán)電子結(jié)構(gòu)的分析，嘗試改變咪唑C2位點(diǎn)的取代基，設(shè)計(jì)、合成不同光電功能分子，總結(jié)結(jié)構(gòu)與性能規(guī)律，指導(dǎo)分子設(shè)計(jì)，最終得到高效率，低y值的深藍(lán)光材料與器件。主要從以下三方面開(kāi)展工作： 1.以咔唑、二苯胺、吲哚、吩噻嗪為例，構(gòu)筑雙極性深藍(lán)光材料，系統(tǒng)研究材料的電子結(jié)構(gòu)與激發(fā)態(tài)性能變化。最終證明，引入過(guò)強(qiáng)的給體基團(tuán)（HOMO＞5.3eV）會(huì)使材料HOMO能級(jí)提高，發(fā)射光譜紅移，半峰寬增加，器件效率降低�；谶沁�-菲并咪唑的衍生物M2制備的非摻雜器件最大外量子效率為3%，色坐標(biāo)為（0.166,0.056），充分滿足歐洲廣播聯(lián)盟所定義的深藍(lán)光標(biāo)準(zhǔn)。因此，以菲并咪唑基團(tuán)構(gòu)筑高效率、飽和深藍(lán)光材料，給電子取代基的HOMO值應(yīng)大于5.3eV。 2.在咪唑二號(hào)位引入不同大小的芳基基團(tuán)（苯基、萘基、蒽基、芘基）。苯基、萘基取代的材料發(fā)射雖在深藍(lán)光區(qū)，但光致發(fā)光效率較低，器件效果不佳。蒽基、芘基取代的材料發(fā)射移出深藍(lán)光區(qū)。引入吸電子基團(tuán)（磷�；投谆穑┑难苌锂a(chǎn)生明顯的分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，材料的LUMO能級(jí)降低，光致發(fā)光效率提高，但發(fā)射光譜出現(xiàn)較大紅移。因此，以菲并咪唑基團(tuán)構(gòu)筑高效率、飽和深藍(lán)光材料，C2位取代基共軛長(zhǎng)度應(yīng)小于兩個(gè)苯環(huán)，取代基具有較弱的吸電子能力。 3.通過(guò)前面工作總結(jié)，取代基應(yīng)避免較強(qiáng)的給、受體基團(tuán)以及較大共軛的芳環(huán)。選擇三苯基硅基團(tuán)，增大分子體積，確保禁帶寬度，抑制固態(tài)薄膜聚集，提高光致發(fā)光效率，設(shè)計(jì)、合成Si1-PIM、Si2-PIM兩種材料。Si1-PIM的蒸鍍器件表現(xiàn)出最大外量子效率為6.29%，CIE坐標(biāo)為（0.163,0.040），是目前已報(bào)道的國(guó)內(nèi)外同類器件中y值最小，外量子效率最高的器件之一。Si1-PIM制備的旋涂器件也展示了較好的色度與效率，最大外量子效率為2.40%，CIE坐標(biāo)為（0.157,0.041）。充分驗(yàn)證了菲并咪唑作為深藍(lán)光構(gòu)筑基團(tuán)的潛力。
【關(guān)鍵詞】：有機(jī)電致發(fā)光器件 深藍(lán)光 菲并咪唑 咔唑 三苯基硅
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN383.1;O626.23
【目錄】：

• 摘要4-7
• Abstract7-14
• 第一章 前言14-36
• 1.1 引言14
• 1.2 有機(jī)電致發(fā)光器件簡(jiǎn)介14-16
• 1.2.1 有機(jī)電致發(fā)光的發(fā)展歷程14-15
• 1.2.2 有機(jī)電致發(fā)光機(jī)理和器件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介15-16
• 1.3 有機(jī)小分子飽和藍(lán)色熒光材料16-26
• 1.3.1 熒光磷光簡(jiǎn)介16
• 1.3.2 飽和藍(lán)光的定義16-19
• 1.3.3 飽和藍(lán)色熒光材料的意義19-21
• 1.3.4 藍(lán)色有機(jī)小分子熒光材料21-26
• 1.4 菲并咪唑衍生物的研究進(jìn)展及在光電領(lǐng)域的應(yīng)用26-33
• 1.4.1 菲并咪唑基團(tuán)的電子結(jié)構(gòu)26-28
• 1.4.2 菲并咪唑在深藍(lán)光有機(jī)電致發(fā)光領(lǐng)域的應(yīng)用28-33
• 1.5 本論文的設(shè)計(jì)思路33-36
• 1.5.1 論文的選題33-34
• 1.5.2 論文結(jié)構(gòu)34-36
• 第二章 含給電子基團(tuán)的菲并咪唑衍生物的合成及光電性質(zhì)研究36-68
• 2.1 前言36-37
• 2.2 咔唑修飾菲并咪唑衍生物的合成路線與結(jié)構(gòu)性質(zhì)表征37-45
• 2.3 咔唑修飾菲并咪唑衍生物的基本光電性質(zhì)表征45-52
• 2.3.1 熱學(xué)性質(zhì)表征45-46
• 2.3.2 光物理性質(zhì)表征46-48
• 2.3.3 理論計(jì)算48-50
• 2.3.4 電化學(xué)性質(zhì)表征50-52
• 2.3.5 單載器件表征52
• 2.4 咔唑修飾菲并咪唑衍生物的電致發(fā)光性能52-62
• 2.4.1 非摻雜藍(lán)光器件53-57
• 2.4.2 摻雜綠色磷光器件57-59
• 2.4.3 摻雜白色熒光器件59-62
• 2.5 咔唑、苯胺、吲哚、吩噻嗪四種給電子基團(tuán)修飾菲并咪唑衍生物的對(duì)比研究62-66
• 2.5.1 分子設(shè)計(jì)62-63
• 2.5.2 光譜分析63-66
• 2.5.3 電致發(fā)光器件研究66
• 2.6 小結(jié)66-68
• 第三章 含芳基取代基的菲并咪唑衍生物的合成及光電性質(zhì)研究68-88
• 3.1 前言68-69
• 3.2 分子的合成路線與結(jié)構(gòu)性質(zhì)表征69-72
• 3.3 PPI 與 NA-PIM、AN-PIM、PY-PIM 四種化合物的性質(zhì)表征72-80
• 3.3.1 理論計(jì)算72-73
• 3.3.2 光物理性質(zhì)表征73-77
• 3.3.3 電化學(xué)性質(zhì)表征77
• 3.3.4 熱學(xué)性質(zhì)表征77-78
• 3.3.5 電致發(fā)光器件性能78-80
• 3.4 PPI 與 B-PIM、PO-PIM 三種化合物的性質(zhì)表征80-87
• 3.4.1 理論計(jì)算80-81
• 3.4.2 光物理性質(zhì)表征81-83
• 3.4.3 電化學(xué)性質(zhì)表征83-84
• 3.4.4 熱學(xué)性質(zhì)表征84-85
• 3.4.5 電致發(fā)光器件性能85-87
• 3.5 小結(jié)87-88
• 第四章 基于三苯基硅修飾的菲并咪唑衍生物的合成與光電性質(zhì)研究88-102
• 4.1 前言88-90
• 4.2 分子的合成與結(jié)構(gòu)性質(zhì)表征90-93
• 4.3 性質(zhì)表征93-101
• 4.3.1 熱學(xué)性質(zhì)表征93-94
• 4.3.2 光物理性質(zhì)表征94-96
• 4.3.3 電化學(xué)性質(zhì)表征96-97
• 4.3.4 理論模擬性質(zhì)97-98
• 4.3.5 電致發(fā)光器件性能98-101
• 4.4 小結(jié)101-102
• 第五章 實(shí)驗(yàn)試劑和測(cè)試儀器102-106
• 5.1 實(shí)驗(yàn)試劑和藥品102
• 5.2 實(shí)驗(yàn)儀器和測(cè)試要求102-106
• 參考文獻(xiàn)106-120
• 作者簡(jiǎn)介120
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表論文120-122
• 申請(qǐng)國(guó)家專利122-124
• 致謝124

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 張展;張利鋒;薛蕓蓉;楊榆;冀海英;陸嘉星;王歡;高國(guó)華;;含硫甲基的芴-苯結(jié)構(gòu)化合物的合成、結(jié)構(gòu)和性能[J];高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào);2010年07期

2 王利祥;景遐斌;王佛松;;單一高分子白光材料[J];高分子學(xué)報(bào);2009年10期

3 王志明;宋曉慧;李輝;馮穎;路萍;;N1取代基結(jié)構(gòu)對(duì)菲并咪唑熒光色純度的影響[J];高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報(bào);2014年03期

本文編號(hào)：728295