高荧光量子效率蓝色小分子有机电致发光材料的设计合成与性能研究

发布时间：2017-08-04 06:26

  本文关键词：高荧光量子效率蓝色小分子有机电致发光材料的设计合成与性能研究

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【摘要】：有机电致发光器件(OLEDs)由于其具有宽视角、低驱动电压、高发光效率、快响应速度、柔性显示、简易工艺操作等优秀的性能已经被广泛地应用在全彩平板显示器中。相比红光和绿光材料的性能和器件稳定性,蓝色电致发光材料的效率、寿命和色纯度等方面还需要更进一步的提高。发射效率、传输性能、电荷平衡注入、形态学及热力学等方面的优化对于多功能的蓝色荧光材料合成还有许多的挑战。湿法小分子有机电致发光器件(OLEDs)因具有结构简单、制作成本低、可实现大面积平板和柔性显示等优势,逐渐成为有机光电子领域的研究热点。通过在发光材料中引入具有空穴传输或电子传输陛能的基团并优化器件结构,加入空穴和电子传输层来实现发光层的载流子平衡从而提高器件的性能。为了增大器件效率,常使用热激活延迟荧光材料,三线态激子可以通过吸收能量反向系间窜越转换到单线态激子,充分利用100%的激子。因此,发展高效率和高亮度的蓝色荧光OLED有十分重要的意义。本论文设计并合成了三种可湿法成膜的荧光发光材料和热激活延迟荧光材料。系统研究了这些材料的热稳定性、电化学性质、光物理性质以及器件性能。采用全湿法制备了高荧光量子效率高性能的蓝色荧光器件。具体研究内容如下：(1)设计并合成三种含有咔唑基团和苯并咪唑基团的9,10-二苯基蒽衍生物蓝色发光材料,CAC, BAB和BAC。CAC分子结构中叔丁基的良好溶解性可以使其在湿法制备的发光层中表现出优良的成膜性,也为实现高效稳定的电致发光器件提供可能。CAC的HOMO和LUMO能级分别为-5.23 eV和-2.25 eV,与空穴注入层PEDOT:PSS的HOMO能级(-5.2 eV)匹配。CAC薄膜发射在439 nm,荧光光量子效率达到0.87,基于此制备湿法高效的蓝光OLED。对于掺杂CAC材料的深蓝发光器件,最大电流效率为3.03 cd/A,最大功率效率为1.64 1m/W,最大外量子效率为2.81%,最大发光亮度为3490 cd/m2,CIE为(O.16,0.10)。(2)设计并合成三种含有氰基和咔唑且△Est皆小于0.1 eV的热激活延迟荧光蓝光材料,通过改变电子受体的数量和位置得到三种不同的TADF材料,1CN24Cz,1CN35Cz和13CN46Cz。较高的热分解温度(Td383℃)和玻璃化转变温度(Tg178℃)体现出分子良好的热稳定性,分子的D-A结构可以有效的降低三线态能级与单线态能级之间的能隙并在不同溶剂中产生明显的溶剂效应。咔唑,氰基和苯环三者扭曲一定角度,使其呈现非平面结构,HOMO与LUMO实现有效的分离,增大反向系间窜越,为实现效率良好的热激活延迟荧光器件奠定基础。
【关键词】：有机电致发光器件 全湿法 有机小分子 蒽衍生物 咔唑 热激活延迟荧光
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN104.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-31
• 1.1 引言10-11
• 1.2 电致发光原理11-13
• 1.3 蓝色有机电致发光材料13-29
• 1.3.1 荧光发光材料13-23
• 1.3.1.1 基于蒽和菲的发光材料14-18
• 1.3.1.2 基于三芳胺和咔唑的发光材料18-20
• 1.3.1.3 基于苯并咪唑的发光材料20-21
• 1.3.1.4 其它含N杂环的发光材料21-22
• 1.3.1.5 金属有机配合物发光材料22-23
• 1.3.2 磷光发光材料23-26
• 1.3.2.1 主体材料23-24
• 1.3.2.1.1 空穴传输型材料24
• 1.3.2.1.2 电子传输型材料24
• 1.3.2.1.3 双极传输型材料24
• 1.3.2.2 客体材料24-26
• 1.3.2.2.1 铱配合物25-26
• 1.3.2.2.2 铂配合物26
• 1.3.3 热激活延迟荧光发光材料26-29
• 1.3.3.1 含砜的延迟荧光材料27-28
• 1.3.3.2 含三嗪的延迟荧光材料28-29
• 1.3.3.3 含氰基的延迟荧光材料29
• 1.4 本论文的设计思想和研究内容29-31
• 第二章 基于9,10-二苯基蒽衍生物荧光电致发光材料的设计合成及性能研究31-52
• 2.1 研究背景31-32
• 2.2 实验仪器与试剂32-36
• 2.2.1 主要试剂32-33
• 2.2.2 主要仪器33-36
• 2.3 目标分子的合成路线36-39
• 2.4 热稳定性研究39-40
• 2.5 电化学性能研究40-41
• 2.6 理论计算研究41-42
• 2.7 光物理性能研究42-44
• 2.8 全湿法多层深蓝光器件性能研究44-50
• 2.8.1 器件结构44
• 2.8.2 有机电致荧光器件的制备44-45
• 2.8.3 器件性能与讨论45-50
• 2.9 本章小结50-52
• 第三章 基于氰基和咔唑热激活延迟荧光材料的设计合成及性能研究52-65
• 3.1 研究背景52-53
• 3.2 实验仪器与试剂53-54
• 3.2.1 主要试剂53
• 3.2.2 主要仪器53-54
• 3.3 目标分子的合成路线54-57
• 3.4 热稳定性研究57-59
• 3.5 电化学性能研究59-60
• 3.6 理论计算研究60-61
• 3.7 光物理性能研究61-63
• 3.8 本章小结63-65
• 第四章 结论与展望65-67
• 4.1 研究结论65
• 4.2 研究展望65-67
• 参考文献67-80
• 攻读硕士期间研究成果80-81
• 致谢81

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本文编号：618119