有机发光材料和器件中电荷转移态及其能量传递机理研究

发布时间：2020-05-22 16:59

【摘要】：电荷转移态作为相互关联的电子空穴对所形成的激发态,已成为有机温度传感、有机太阳能电池(OPV)和有机发光二极管(OLED)等领域的研究热点。但目前的有机发光领域中,对电荷转移态的研究仍然较为局限,只能通过尚不完善的理念来设计材料和器件。本文对有机发光材料到电致发光二极管器件中的电荷转移态及能量传递进行研究,扩展了电荷转移态材料在有机温度传感和OLED领域中的研究和应用,具体内容如下:(1)利用Pt-BAN-N1中金属-金属到配体电荷转移(MMLCT)态在能量传递过程中起到的台阶作用,在更低温度时将金属-配体电荷转移(MLCT)态能量更有效地传递给蒽的三重激发态(~3An),使得在708 nm的发射峰相对强度随温度呈线性变化,最终从能量转移机制上分析出了Pt-BAN-N1具有优异温度传感特性的原因。并且,通过发光光谱、瞬态光谱和理论计算,分析得到,溶液中的456 nm、薄膜中502 nm和708 nm的发射峰分别源于配体的荧光发射、~3MLCT态和~3An。(2)由于BNAC-1激发态构型的改变和较强的分子间作用力,使其能形成稳定的分子间电荷转移态,产生了503 nm处的发射峰。因此,通过源于蒽基团、分子间电荷转移态和激基缔合物的蓝光、绿光和黄光生成的三重发射峰,有助于改善单分子白光器件的显色指数。并且,通过BNAC-1和BNAC-2的光致发光光谱、瞬态光谱和理论计算,分析发现,在溶液中423 nm和薄膜中450 nm的发射峰源于蒽基团,薄膜中560 nm的发射峰源于激基缔合物。(3)基于电荷转移态材料作为主体设计发光层结构,研究此种结构对器件性能的提升作用。首先,将电荷转移态材料DMACNMPTO作为单一主体,构建了蓝光、绿光和黄光TADF器件,分别实现了18%、18.56%和19.13%的最大外量子效率,而且器件的效率滚降得到改善,相比于基于传统主体材料制备的器件,均展现出更好的器件性能。此外,使用电荷转移态材料IndCzpTr-1兼做蓝光发光客体和黄光主体,获得最大外量子效率为14.04%的纯荧光白光器件和最大外量子效率为21.72%的杂化白光器件。(4)基于高电子迁移率的材料m-D15NCzDPA作为器件的电子传输层材料,通过使用电荷转移态材料做发光层的主体来改善器件中的激子淬灭。分别将DMACNMPTO作为蓝光磷光和TADF材料的主体,将IndCzpTr-1作为绿光、黄光磷光和TADF材料的主体制备器件,以传统材料做主体的器件作为参比研究对象,结果表明新型器件不仅在效率上获得了大幅度的提升,而且,绿光和黄光器件均实现了2.2-2.3 V的超低开启电压。(5)设计多层掺杂功能层结构,制备了基于以电荷转移态材料作为辅助客体的荧光和磷光器件。在荧光器件中,通过辅助掺杂层中的SFI34pTz将更多的激子能量传递给普通荧光材料TBRb,最终,多层掺杂层型荧光器件实现了20%的效率提升;在磷光器件中,通过不同掺杂功能层之间有效的Dexter能量传递,将辅助掺杂层中的激子通过Dexter能量转移传递给发光客体PO-01,最终,多层掺杂层型磷光器件实现了21.82%的最大外量子效率。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN383.1

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本文编号：2676312