基于1,10-菲罗啉的有机小分子电子传输材料的设计制备及其在有机发光二极管中的应用

发布时间：2020-09-24 05:56

　　 有机发光二极管由于具有自发光、响应速度快、体轻质薄、能实现柔性显示等优点,成为新一代显示技术,在固态照明与显示等行业具有巨大的应用前景。电子传输/空穴阻挡材料作为有机发光二极管的重要的功能层之一,具有平衡载流子、增强电子注入、激子阻挡等作用,对于提高器件的效率与稳定性,具有重要的意义。1,10-菲罗啉单元具有良好的平面性,作为刚性的吸电子基团在电子传输/空穴阻挡材料中具有广泛的应用。而经典的电子传输材料BPhen与BCP在热稳定性方面都具有较大的缺陷,不利于器件的稳定性。基于此,本论文中设计合成了一系列1,10-菲罗啉基电子传输材料,并对其本征性能与光电性能进行了系统的研究。(1)在1,10-菲罗啉基团上引入苯并咪唑单元,设计制备了新型电子传输/空穴阻挡材料PBI-p-Phen,具有合成提纯简单、良好的热力学性能(T_g=125℃)等优点。在本课题之前的工作的基础上,将PBI-p-Phen作为空穴阻挡材料应用于pin结构的绿光与红光磷光器件并与TPBI对比,由于PBI-p-Phen具有较深的LUMO/HOMO能级( 2.98/ 6.16eV),材料在绿光与红光磷光器件中的效率表现较好,在绿光器件中1000 cd m~( 2)亮度下电流效率为52.3 cd A~( 1),EQE为15%,而红光器件中1000 cd m~( 2)亮度下电流效率为13.5cd A~( 1),EQE为10.3%,略高于同等条件下的TPBI的效率。在后续的器件稳定性测试中,PBI-p-Phen的绿光与红光磷光均表现出良好的稳定性,其寿命在同等条件均超过了TPBI,在起始亮度为1000 cd m~( 2)时,PBI-p-Phen的绿光磷光器件的t_(90)寿命达到了176 h对比TPBI的t_(90)寿命76 h,而PBI-p-Phen的红光磷光器件的t_(95)寿命达到了202 h对比TPBI的t_(90)寿命74 h。(2)由于PBI-p-Phen较低的三线态能级(2.26 eV)在一定程度上限制了其效率与应用,我们在1,10-菲罗啉基团上引入四面体构型的三苯基磷氧基团以提高其三线态能级,由此设计合成了一种新型电子传输材料Phen-p-PhDPO,具有较高的玻璃态转变温度(T_g=106℃)与较高的三线态能级(2.51 eV)。此外,对比Cs_2CO_3,Liq具有更低的蒸镀温度,掺杂ETM时能在一定程度上减少极化子-激子湮灭现象从而提高器件的稳定性。本文中以Liq取代Cs_2CO_3与Phen-p-PhDPO进行n型掺杂作为电子传输材料应用于pin结构的红光磷光器件中,并与Phen-NaDPO进行比较。Phen-p-PhDPO在红光磷光器件取得了Phen-NaDPO相当的效率,其中电流效率达到了9.7 cd A~( 1),功率效率达到了6.1 lm W~( 1)。此外,较高的三线态能级使得Phen-p-PhDPO有可能应用于绿光磷光器件中。在后续的器件稳定性测试中,Phen-p-PhDPO与Phen-NaDPO两种化合物的红光磷光器件都得到了很高器件稳定性,在起始亮度为1000 cd m~( 2)时,其中Phen-NaDPO的红光磷光器件寿命t_(95)=232 h,而Phen-p-PhDPO器件寿命也达到了t_(95)=240 h。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O626;TN383.1
【部分图文】：

这种新的发光机理-热活化延迟荧光(TADF)[4]成为 OLED 研究的热点机发光二极管(OLED)的器件结构及基本原理机发光二极管(OLED)的器件结构ED 的基本结构主要是由阴极阳极之间夹着若干有机功能层构成，按有器件、双层器件、三层器件、多层器件等，器件结构经由最初的“三现在具有多种有机功能层的结构，器件结构的不断优化使得器件的性提升。机发光二极管(OLED)的基本原理发光二极管的基本原理如图 1-1 所示，主要分为四个过程：(1)载流子的传输，(3)载流子复合产生激子，(4)激子辐射跃迁发光。

图 1-2 有机发光二极管的色度图Fig. 1-2 CIE chromaticity diagram of an OLED device寿命是指在恒定电流或电压的驱动下，器件的亮度(t50)。随着 OLED 产业的发展，寿命已经增加至有一定的距离，尤其对于蓝光器件，并且随着 O光亮度都有着明显的衰减趋势，件稳定性的主要因素是有机材料本身的稳定性和首先，水分子和氧气的存在对有机发光材料的稳负面作用，即使封装完善，也很难避免材料与空期和工作寿命具有很大影响；有机材料多为结晶制作过程中薄膜不均匀，使得器件局部温度过高

设计了诸如 4,4’-BPy3(图 1-3，分子式 6)、6,6’-BPy3(图1-3，分子式 7)、2-TerPyB、 3-TerPyB、4-TerPyB(图 1-3，分子式 8)等[17-18]。除了 Kido 课题组，还有其他科研团队也对吡啶类电子传输材料进行相关的报道。2010 年，汪鹏飞课题组[19]报道了 p-PPtNT 和 p-PPtNN(图 1-3，分子式 9-10) ，引入甲基减小了分子的聚集和结晶，同时引入了氰基加深了 HOMO 和 LUMO 能级，得到了性能优良的电子传输与空穴阻挡材料，在以 ADN 体系的非掺杂蓝光荧光器件中

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本文编号：2825402