湿法自主体树枝状热激活延迟荧光材料的设计合成及器件研究

发布时间：2020-09-16 17:51

　　 有机电致发光器件(OLEDs)由于其具有自发光、全色显示、发光效率高等优良的性能,越来越受到人们的关注。在器件制备方面,印刷或者喷墨打印的湿法器件工艺简单、易于实现大规模的器件制备,极大降低了器件的制备成本。一般来说,高分子质量的材料由于良好的成膜性更适合湿法器件的制备,然而聚合物材料由于提纯难、分子质量分布不均匀、溶解度差、分子再现性差的缺点限制了其在湿法器件中的进一步发展应用,树枝状大分子材料同时具备小分子材料结构确定性和聚合物优良的成膜性能被用于湿法OLED器件的制作。热激活延迟荧光(TADF)材料是继传统荧光材料、磷光材料后的第三代显示材料,这种新型材料无需掺杂稀有金属即可获得100%内量子效率,因此得到科学家的广泛关注。因此开发具有TADF性质的树枝状大分子材料对获得高效的自主体湿法器件具有十分重要的意义。本文设计合成了两类湿法自主体树枝状热激活延迟荧光材料。并从以下几个方面—热力学性质、光物理性质、电化学性质和器件性能—对发光材料的性能进行了系统的研究。研究的具体工作如下:(1)设计合成了一种基于双极传输型树枝状热激活延迟荧光材料G-CzTrz。作为对比,还合成了树枝状TADF材料G-CzTrz的发光核G-O分子。热力学、光物理和电化学性质的研究表明新型树枝状TADF材料G-CzTrz具有良好的热稳定性、成膜性与溶解度,适合湿法器件制备的要求。这种通过非共轭方式引入外围树枝的方法,使得新材料能保持原有发光特性不变。单载流子器件的研究表明新材料G-CzTrz的外围双极传输基团的引入能有效的平衡器件的载流子传输与注入,有助于显著提高器件性能。器件性能的研究表明,基于G-CzTrz材料自主体湿法器件的最大电流效率达到了18.4 cd A~(-1),最大外量子效率(EQE)达到6.7%,与非掺杂湿法G-O器件相比效率提高了3倍。(2)设计合成了二种基于电子传输型树枝状热激活延迟荧光新材料4CzCN-SP和5CzCN-SP,并对其进行了一系列的光物理、电化学及其器件性能测试的研究。研究表明,采用电子传输型基团2-甲氧基-9,9'-螺二[芴]作为功能树枝的合成的新型材料4CzCN-SP和5CzCN-SP,在保持发光核光学性能不变的情况下,有效的抑制了自主体湿法器件浓度猝灭的问题以及发光核载流子传输不平衡的问题。结果显示,以5CzCN-SP作为发光层制备的自主体湿法OLED取得了更佳的发光性能—启亮电压仅为3.8 eV,最大亮度达到26774 cd m~(-2),最大功率效率达到15.1 lm W~(-1),最大外量子效率(EQE)达到13.1%。
【学位单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN383.1;TQ422
【部分图文】：

空穴和电子可以在某个位置相遇，通过彼此间的库伦作用力形成激子（exciton），经由辐射衰减产生光。在空穴与电子的传输注入过程中，我们希望正负电荷的迁以及注入速率大体相同，这样有助于提高电荷在发光层中的复合、产生激子的概从而提高器件的效率。通过单一的发光层很难达到这一效果，而多层器件结构（如1.1 (b)所示）中加入空穴传输层、电子传输层后，空穴传输层提供空穴的注入和运能，而电子传输层发挥了电子注入和运输作用，增加了器件的灵活性和选择性，于实现高效率器件的制备。阳极作为空穴注入的起始，一般要求具有高功率函数料，并且为了方便光的输出对其透明度要求较高。因此一般情况阳极材料采用金化物薄膜 ITO (indium tinoxide)。阴极作为电子注入的起始，一般要求具有低功函材料。因此阴极材料一般情况采用碱金属、碱土金属或者它们合金材料。但是，到金属活泼性太高，影响器件的稳定性，目前通常选择合金或者多层金属作为阴料。

东南大学硕士学位论文与空穴分别从阳极与阴极注入，通过相对方向的移动注入到发光层——当跳跃中的电子和空穴由于相互间的作用力而彼此复合时就形迁移——激子形成后在有机发光层中的自由移动被称之为激子的迁将能量传出，使基态的有机分子跃迁至激发态，激发态的分子利用到基态，并以光的形式将能量释放。

图 1.3 热激活延迟荧光机理图。Figure 1.3 Schematic diagram of TADF.小分子材料荧光小分子材料具有精确的化学结构、高纯度、良好效率[23-26]，是最先得到人们关注的 TADF 材料。同中也面临着权衡小的 EST和高的辐射跃迁速率的问具有热激活延迟荧光性质的前提，而高的辐射跃迁速量子效率（PLQY）必要条件。一般通过分子设计很 材料。但是想获得具有高的荧光量子效率的 TADF 材探索，Adachi 课题组发现了具有 D-A 结构的分子，此团引入到同一个分子中使其具有大的扭曲的π共轭

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本文编号：2820172