不同波段发光材料的设计、合成与性能研究
发布时间：2021-12-22 03:42
不同波段发光材料的设计合成及应用,对于有机半导体特别是有机发光二极管和有机激光的发展有着极为重要的意义。在众多的发光材料体系中,梯形材料由于具有优异的稳定性、大的π共轭平面等优点,对于提高激光增益介质的光热稳定性和增益特性发挥着重要的作用。本论文从设计高性能的有机激光增益介质出发,设计合成了一系列发光波段在蓝光和黄光的梯形材料。通过引入高效的发光单元、大的π共轭平面、采用星状分子设计思路等方式,开发出了一系列结构完整、性能优异的有机激光增益介质材料体系。同时,针对近红外区域有机发光材料匮乏且效率较低等问题,设计合成了一系列近红外发光材料体系,具体内容如下:（1）以三苯胺为端基,烷基苯梯形结构为骨架,通过引入不同π共轭分子核,合成了一系列线性梯形分子LBDT,LIDT和LIDTT。结果显示,材料不仅显示出良好的热稳定性,而且还具有较低的ASE阈值,其中LBDT和LIDTT具有优良的ASE热稳定性,高的净增益系数以及低损耗值。我们通过引入不同的π共轭核,成功实现了材料的发光从绿光到黄光波段的调控。（2）通过采用芘作为中间的核结构,具有不同共轭长度的梯形结构作为骨架,并用二苯胺封端,成功构筑...
【文章来源】： 高坤 南京邮电大学
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
有机半导体的应用有机发光二极管
南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论2图1.2常见有机发光二极管的结构图1.2.1有机发光二极管的发光原理OLEDs工作机制主要分为载流子注入与传输、激子形成、激子扩散和激子复合发光的四个阶段。（1）载流子注入与传输：OLED器件在外加电场驱动下，空穴和电子从费米能级越过界面势垒，注入到有机功能层材料的最高占据分子轨道(highestoccupiedmolecularorbital，HOMO)和最低未占据分子轨道(lowestunoccupiedmolecularorbital，LUMO)能级。接着，载流子需要克服不同有机功能材料之间存在能量势垒，进一步进入到发光层中。通常会通过对电极与界面修饰、对传输材料进行p型或n型掺杂等方法，平滑载流子的注入与传输过程。（2）激子形成：在外界激发的条件下，材料中的空穴和电子相向运输注入发光层后，最终在发光层内或界面处发生相互吸引和复合，形成分子内相互束缚的空穴电子对（激子）。（3）激子扩散：激子形成后在材料的分子间传输，而激子的传输主要是激子的能量在分子之间的相互传递。其中最常见的两种能量传输机理分为：Frster能量转移和Dexter能量转移。能量给体跃迁的偶极子产生电场，诱导激发态的给体与受体间分子轨道能级发生共振耦合，通过偶极-偶极相互作用，从而将能量传递给基态受体并激发受体分子，这称之为Frster能量转移。Dexter能量转移则是电子从给体分子的激发轨道上直接交换到受体分子的激发态上，同时受体分子的电子也从基态交换到给体的基态上。（4）激子复合发光：当电子跃迁到更高的能级形成激发态后，激子并不稳定，会通过辐射和非辐射跃迁释放能量并回到稳定的基态，从而产生荧光或磷光。
南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论3图1.3有机发光二极管的发光原理图1.2.2有机发光二极管的器件性能表征对OLED器件的性能描述时，通常会从发射光谱与吸收光谱、电流(current，I)电压(voltage，V)曲线、外量子效率(externalquantumefficiency，EQE)、发光亮度(luminance，L)与开启电压(turn-onvoltage，Von)、流明效率(luminanceefficiency，LE)与功率效率(powerefficiency，PE)、工作寿命和色度坐标等[13]多个方面进行器件表征。1.2.3有机发光二极管的研究进展在科研上，对OLED显示技术的研究发展主要聚焦在新型有机功能材料的开发与制备、器件工艺的改进与结构的优化以及完善相关理论体系等方面。上世纪60年代，Bernanose教授团队用400V直流电压驱动单晶蒽，首次发现有机半导体小分子的EL现象[14]。1987年，C.W.Tang等通过真空热蒸镀法，使得有机物沉积形成有机薄膜，并制备了三明治结构的OLED，在制备技术方面取得了突破性成就[15]。1990年，英国剑桥大学的Friend教授团队报道了高分子导电聚合物PPV在低压驱动下的EL现象，从而将导电聚合物引入到OLED领域[16]。1998年，Forrest教授团队首次发现基于铂配合物的重金属原子自旋-轨道耦合效应的磷光EL现象，将内量子效率从传统荧光材料当中的25%的理论上限提高到100%[17]。2000年，Pardo等报道了关于OLED的丝网印刷制备技术[18]，进一步推动了大尺寸OLED制备工艺的发展。2009年，Adachi教授团队首次发现热激活延迟荧光(thermallyactivateddelayedfluorescence，TADF)现象，报道了继传统荧光和磷光材料之后的第三代发光材料(TADF材料)[19]。在2012年，该团队又成功将TADF材料应用于OLED器件中，进而大幅提高了器件中三线态激子的利用率，器件的外量子效率发生显著提高[2]。
本文编号：3545691
【文章来源】： 高坤 南京邮电大学
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
有机半导体的应用有机发光二极管
南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论2图1.2常见有机发光二极管的结构图1.2.1有机发光二极管的发光原理OLEDs工作机制主要分为载流子注入与传输、激子形成、激子扩散和激子复合发光的四个阶段。（1）载流子注入与传输：OLED器件在外加电场驱动下，空穴和电子从费米能级越过界面势垒，注入到有机功能层材料的最高占据分子轨道(highestoccupiedmolecularorbital，HOMO)和最低未占据分子轨道(lowestunoccupiedmolecularorbital，LUMO)能级。接着，载流子需要克服不同有机功能材料之间存在能量势垒，进一步进入到发光层中。通常会通过对电极与界面修饰、对传输材料进行p型或n型掺杂等方法，平滑载流子的注入与传输过程。（2）激子形成：在外界激发的条件下，材料中的空穴和电子相向运输注入发光层后，最终在发光层内或界面处发生相互吸引和复合，形成分子内相互束缚的空穴电子对（激子）。（3）激子扩散：激子形成后在材料的分子间传输，而激子的传输主要是激子的能量在分子之间的相互传递。其中最常见的两种能量传输机理分为：Frster能量转移和Dexter能量转移。能量给体跃迁的偶极子产生电场，诱导激发态的给体与受体间分子轨道能级发生共振耦合，通过偶极-偶极相互作用，从而将能量传递给基态受体并激发受体分子，这称之为Frster能量转移。Dexter能量转移则是电子从给体分子的激发轨道上直接交换到受体分子的激发态上，同时受体分子的电子也从基态交换到给体的基态上。（4）激子复合发光：当电子跃迁到更高的能级形成激发态后，激子并不稳定，会通过辐射和非辐射跃迁释放能量并回到稳定的基态，从而产生荧光或磷光。
南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论3图1.3有机发光二极管的发光原理图1.2.2有机发光二极管的器件性能表征对OLED器件的性能描述时，通常会从发射光谱与吸收光谱、电流(current，I)电压(voltage，V)曲线、外量子效率(externalquantumefficiency，EQE)、发光亮度(luminance，L)与开启电压(turn-onvoltage，Von)、流明效率(luminanceefficiency，LE)与功率效率(powerefficiency，PE)、工作寿命和色度坐标等[13]多个方面进行器件表征。1.2.3有机发光二极管的研究进展在科研上，对OLED显示技术的研究发展主要聚焦在新型有机功能材料的开发与制备、器件工艺的改进与结构的优化以及完善相关理论体系等方面。上世纪60年代，Bernanose教授团队用400V直流电压驱动单晶蒽，首次发现有机半导体小分子的EL现象[14]。1987年，C.W.Tang等通过真空热蒸镀法，使得有机物沉积形成有机薄膜，并制备了三明治结构的OLED，在制备技术方面取得了突破性成就[15]。1990年，英国剑桥大学的Friend教授团队报道了高分子导电聚合物PPV在低压驱动下的EL现象，从而将导电聚合物引入到OLED领域[16]。1998年，Forrest教授团队首次发现基于铂配合物的重金属原子自旋-轨道耦合效应的磷光EL现象，将内量子效率从传统荧光材料当中的25%的理论上限提高到100%[17]。2000年，Pardo等报道了关于OLED的丝网印刷制备技术[18]，进一步推动了大尺寸OLED制备工艺的发展。2009年，Adachi教授团队首次发现热激活延迟荧光(thermallyactivateddelayedfluorescence，TADF)现象，报道了继传统荧光和磷光材料之后的第三代发光材料(TADF材料)[19]。在2012年，该团队又成功将TADF材料应用于OLED器件中，进而大幅提高了器件中三线态激子的利用率，器件的外量子效率发生显著提高[2]。
本文编号：3545691
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