基于三苯基膦氧结构的宽能隙有机光电材料的合成与表征

发布时间：2017-11-11 11:35

  本文关键词：基于三苯基膦氧结构的宽能隙有机光电材料的合成与表征

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【摘要】：近三十年来,有机电致发光二极管(Organic Light-Emitting Diodes,OLEDs)由于在固态照明和平板显示方面所具有的巨大应用潜力,引起了学术界和商业界的广泛关注。但是,目前OLEDs的研究遭遇了瓶颈,基于主客体掺杂的磷光有机发光二极管(Phosphorescence Organic Light-Emitting Diodes,PhOLEDs)虽然实现了理论上100%的内量子效率利用率,而寻找具有理想的电性能和高器件性能的主体材料一直是研究的难题之一。对于PhOLEDs的主体材料的结构设计的一个新颖的设计思路就是通过三苯基膦氧桥联其它基团,利用三苯基膦氧结构的吸电子特性,通过引入一定比例和数目的富电子基团可以构筑双极性主体材料来简化器件结构。本课题主要将咔唑和由芴单元衍生的新颖结构单元氧杂蒽引入到三苯基膦氧结构上,制备了一系列小分子和高分子主体材料,采用核磁(NMR)、质谱(GC-MS)和元素分析等手段对材料的分子组成和化学结构作了定性和定量分析;通过差式扫描量热法(Differential Scanning Calorimetry,DSC)和热重分析仪(Thermo Gravimetric Analyzer,TGA)研究了材料的稳定性;通过循环伏安法(Cyclic Voltammetry,CV)和紫外-荧光(Ultraviolet absorption and Photoluminescence,UV-PL)光谱研究了材料的能级结构和光物理性质,在此基础上进行了器件应用,进一步验证了材料的化学结构和光电性质之间的关系。首先,我们合成了两种基于三苯基膦氧桥联咔唑和氧杂蒽基团的小分子材料2SFOPO和SFOPO-Cz。两种材料都表现出了较高的热稳定性,玻璃化转变温度(Tg)在100°C以上,5%质量分解温度也超过了400°C。两种材料均表现出了较宽的能隙(E g)。此外,两种材料表现出了较高的三线态能级(ET)。两种材料作为主体材料在器件上的应用,Ir(ppy)3作掺杂材料的绿光器件表现出了较高的器件性能,最高电流效率达到52.83 cd·A-1,最大功率效率达到39.50 lm·W-1,最高外量子效率达到14.1%,而且光谱表现出较好的色纯度。Ir(pq)2(acac)作掺杂材料的红光器件同样也表现出了较优异的器件性能,最高电流效率达到20.99 cd·A-1,最大功率效率达到20.72 lm·W-1,最高外量子效率达到14.0%。接着,我们通过在三苯基膦氧苯环不同位置上引入溴,然后将得到的衍生物和咔唑硼酸酯通过Suzuki偶联反应,制备四种聚合物PB13CZ,PTPPO38CZ,PTPPO13CZ和PTTPO27CZ。四种聚合物都具有很好的热稳定性,5%质量分解温度均超过400°C。通过表征聚合物的紫外吸收光谱,说明四种聚合物具有较宽的能隙。我们通过表征低温磷光光谱得出四种聚合物的三线态能级均在2.70 eV。聚合物PB13CZ,PTPPO38CZ,PTPPO13CZ和PTTPO27CZ在常见有机溶剂中均显示非常好的溶解性。我们利用旋涂方式,以PTPPO13CZ和PTTPO27CZ两种聚合物为主体材料,制备了绿光PhOLEDs。聚合物PTTPO27CZ和PTPPO13CZ为主体的器件的启亮电压为6.2 V和6.7 V,最大电流效率为1.96cd A-1和0.44 cd A-1,最大亮度为1736cd m-2和432 cd m-2,最高外量子效率为0.55%和0.14%。以聚合物PTTPO27CZ为主体材料的器件性能要明显好于以PTTPO27CZ为主体材料的器件性能。通过本论文的研究可以发现,三苯基膦氧桥联衍生物的引入对提高和调节有机光电功能材料的综合光电性能具有重要作用。如果继续拓展这方面的研究,对于发展高性能有机电致磷光器件主体材料有十分重要的促进作用。
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O627.51;TN383.1

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本文编号：1171262