二氟代吡啶基吡啶铱配合物的合成及电致发光性能研究

发布时间：2017-10-21 11:36

  本文关键词：二氟代吡啶基吡啶铱配合物的合成及电致发光性能研究

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【摘要】：近年来,新一代有机光电全色显示和固态照明技术在产业界和科学界取得重大突破。其产品已广泛应用到手机、电视、智能手表等平板显示屏上。红、黄、绿、蓝等可见光区内各颜色材料已经开始工业化应用,磷光材料的发现和应用大大提高了器件效率,内量子效率(Internal Quantum Efficiency,IQE)接近100%(理论值)已经实现,商业化应用能耗更低优势更加明显。但是深蓝色磷光材料依然稀缺,导致高效率的深蓝色磷光器件(CIEx~0.15,CIEy~0.10)研制更加困难。优异的深蓝色磷光材料不仅对于全色显示至关重要,其对有机固态照明技术也有着重要意义。另一方面,蓝色磷光材料还可以作为红色、橙红色磷光材料的主体制备全磷光有机光电器件,这种新型全磷光体系可以制备性能更加优良更加符合产业化应用的磷光器件。因此,设计合成新型蓝色磷光材料对于有机光电全色显示产业的发展具有重大意义。本论文的主要研究内容是基于二氟取代吡啶基吡啶六配位铱配合物的磷光配合物的设计、合成与性能研究,并将其应用于深蓝色、深红色有机磷光发光器件中。第二章中基于二氟取代吡啶基吡啶为第一配体,dipcca和fptz为第二配体合成了四个六配位铱配合物。通过晶体结构我们从微观角度分析了其键长、键角及分子构型的特性。同时也对分子的堆积和分子间作用力进行讨论,Ir1、Ir2和Ir3这三个分子分子间没有明显的π-π作用力和分子间氢键,只存在分子间范德华力,分子刚性很强,这对分子在磷光器件中减少浓度淬灭提高发光效率有重要意义。第三章中我们对磷光铱配合物Ir1和Ir2各项物理性质测试分析,热力学性质表明化合物热稳定性良好,高温蒸镀过程中不容易发生结晶,非常适合用于真空有机薄膜蒸镀中。光物理性质测试表明其在不同环境下(溶液、低温77 K和掺杂薄膜)的荧光发射均表现出本征蓝光发射。理论计算研究了其HOMO-LOMO前线轨道分布情况,轨道能级、带隙等问题表明化合物具有较宽的带隙,并对器件制备工作提供基础。以其作为发光材料制备了蓝色磷光发光器件,器件为深蓝色发光(0.10CIEy0.15)。器件开启电压仅为3.5V,并且具有较高的发光效率,其最大外量子效率达到10%以上,最大功率效率达到10 lm W-1以上。第四章我们对磷光铱配合物FPYPCA、BTPBA和BTIPG进行研究,热力学性质表明三个化合物非常适合用于真空有机薄膜器件蒸镀中。从光物理性质看到BTPBA和BTIPG的吸收光谱与FPYPCA的发射光谱有较大重合。电化学性质和理论计算均表明FPYPCA具有作为红光主体三重态能级和较宽的带隙(Eg)。理论模拟计算和TOF测试表明FPYPCA具有双极性和高且平衡载流子传输能力,适合作为磷光器件主体材料。制备了以FPYPCA为主体BTPBA和BTIPG为发光客体的有机全磷光体系(PPT)发光器件。这种新型磷光-磷光主客体体系,具有稳定的深红光发光,在高亮度下(1000-10000 cd m-2)稳定的CIE值和高器件效率。与传统的荧光主体(如CBP)相比,这种双极性的磷光主体材料有许多有点,电荷注入势垒小,电荷迁移速率高效平衡,主客体能量转移效率高。
【关键词】：铱配合物 有机磷光电致发光器件 深蓝色磷光材料 磷光主体 高性能深红色器件
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O641.4
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第一章 前言13-31
• 1.1 引言13-14
• 1.2 有机小分子电致发光简介14-19
• 1.2.1 有机电致发光材料研究进展及应用现状14-16
• 1.2.2 有机电致发光器件（OLED）的基本原理16
• 1.2.3 空穴传输材料和电子传输材料16-19
• 1.3 有机小分子发光材料19-29
• 1.3.1 荧光材料20-21
• 1.3.2 热激活延迟荧光（TADF）材料21-22
• 1.3.3 磷光有机电致发光主体材料22-25
• 1.3.4 磷光材料25-29
• 1.4 本论文研究思路及研究成果29-31
• 1.4.1 研究思路29-30
• 1.4.2 研究方法30
• 1.4.3 研究成果30-31
• 第二章 磷光铱配合物的合成与晶体研究31-42
• 2.1 引言31-32
• 2.2 磷光铱配合物的合成32-37
• 2.2.1 试剂和仪器32-33
• 2.2.2 合成路线33-34
• 2.2.3 配体的合成34-36
• 2.2.4 磷光铱配合物的合成36-37
• 2.3 磷光铱配合物的晶体结构37-41
• 2.3.1 解析晶体结构方法及仪器37
• 2.3.2 磷光铱配合物的晶体结构分析37-41
• 2.4 本章小结41-42
• 第三章 蓝色磷光铱配合物的性质及器件研究42-57
• 3.1 引言42-43
• 3.2 配合物分子Ir1和Ir2的热力学性质43-44
• 3.2.1 所用仪器43
• 3.2.2 TGA和DSC结构分析43-44
• 3.3 配合物分子Ir1和Ir2的光物理性质44-47
• 3.3.1 所用仪器44-45
• 3.3.2 测试结果及性质讨论45-47
• 3.4 化合物Ir1和Ir2的电化学性质47-48
• 3.4.1 测试方法和所用仪器47
• 3.4.2 电化学性质分析47-48
• 3.5 化合物Ir1和Ir2的理论计算48-50
• 3.5.1 计算方法48-49
• 3.5.2 计算结果及讨论49-50
• 3.6 化合物Ir1和Ir2的器件设计及制备50-55
• 3.6.1 器件制备方法和所用仪器50-51
• 3.6.2 化合物Ir1和Ir2的器件性能51-55
• 3.7 本章小结55-57
• 第四章深红色磷光主体材料的性质及全磷光器件研究57-73
• 4.1 引言57-58
• 4.2 配合物分子Ir3和发光材料的热力学性质58-60
• 4.2.1 所用仪器58
• 4.2.2 TGA和DSC结构分析58-60
• 4.3 配合物分子Ir1和Ir2的光物理性质60-63
• 4.3.1 所用仪器60
• 4.3.2 测试结果及性质讨论60-63
• 4.4 化合物的电化学性质63-64
• 4.4.1 测试方法和所用仪器63
• 4.4.2 测试结果及分析63-64
• 4.5 主体Ir3（FPYPCA）的理论计算和飞行时间（TOF）测试64-66
• 4.5.1 计算方法64
• 4.5.2 理论计算结果及讨论64-65
• 4.5.3 飞行时间（TOF）测试65-66
• 4.6 全磷光体系器件设计制备66-71
• 4.7 本章小结71-73
• 第五章 结论73-76
• 参考文献76-82
• 附录：化合物单晶的键长键角数据82-91
• 作者简介91-93
• 致谢93-94

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