基于主体材料构筑的聚集诱导延迟荧光材料及其在有机发光二极管中的应用
发布时间：2021-06-11 17:22
有机发光二极管（OLED）作为一种重要显示技术具有自发光、低功耗、响应快、视角广等优点,受到众多科研工作者的广泛关注。为了提高激子利用率和降低成本,热活化延迟荧光（TADF）材料被广泛应用在OLED器件中。然而,传统的TADF发光材料容易产生聚集导致发光猝灭和效率滚降等问题,大大限制了OLED商业化的进程,为了打破这一壁垒,本论文对基于主体材料构筑的聚集诱导延迟荧光（AIDF）材料及其在OLED中的应用展开了研究,这类材料在溶液态下发光微弱并且没有延迟荧光现象,但在聚集态下发光强烈并伴有明显的延迟荧光现象。高度扭曲的分子构型有利于改善传统TADF材料的上述问题。基于此,具体研究内容如下:第二章合成表征了一系列新型AIDF发光材料DCB-BP-PXZ、CBP-BP-PXZ、m CP-BP-PXZ和m CBP-BP-PXZ。分子的设计理念是结合DCB、CBP、m CP和m CBP双咔唑主体材料和AIDF基元,制备的器件可视为一种自掺杂器件。它们的薄膜具有较高的光致发光量子产率（PLQY）,在抑制激子湮灭的情况下可以充分利用单重态和三重态激子,均具有显著的AIDF特性。这些发光分子的非掺杂O...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：118 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TADF材料发光机理示意图[47]
华南理工大学硕士学位论文12图1-8双发光单元TADF分子的设计策略[78]2015年，Lee等[79]将具有吸电子能力的氟原子引入到氰基TADF分子中（化合物3536，如图1-7）。氟原子相对氰基较弱的吸电子能力保证了TADF分子的蓝色发光。而其疏水性质则赋予了TADF分子较好的溶解性。这两种含氟TADF分子以溶液加工方法制备的掺杂OLED器件（SiCz：化合物35或化合物36）的ηext达到了20%，并可媲美传统蒸镀器件效率。因此，这种引入氟原子的设计策略对于制备低成本可溶液加工TADF器件具有重要意义。Duan等[80]将叔丁基引入TADF分子中以改善溶解性，并详细研究了它对分子稳定性和发光效率的影响（如图1-7所示，化合物3738）。他们发现外围修饰的叔丁基不仅可以提高TADF分子的效率，还可以作为一种外围保护基而改善分子的稳定性。以化合物38：mCBP为发光层制备的掺杂型OLED器件的ηext最高可达21.2%。器件的LT50寿命达到了770h（初始亮度500cdm2），相应的100cdm2下的寿命可换算为12873h。因此，这种引入叔丁基的设计策略为制备高稳定性TADF材料提供了新思路。Adachi等[81]利用量子力学证明了TADF分子结构与光物理性质之间的关系，并指出了高效率TADF分子的设计规律。理论计算表明TADF分子的荧光效率取决于基态S0与单重激发态S1之间电子波函数的重叠程度。因此，TADF分子的辐射跃迁速率随着重叠积分的升高而增加。他们利用三嗪基团和咔唑基团设计合成了两种TADF分子（化合物3940，如图1-7所示）。由图1-9可知，化合物3940的HOMO轨道均分布在咔唑基团上，化合物40的LUMO轨道较明显地分别在三嗪基团上。但前者的LUMO轨道不仅分布在三嗪基团上，还离域到了中间苯基上。因此，化合物39分子的HOMO/LUMO重叠积分要大于化合物40分子，导致前者的波函数重叠更?
华南理工大学硕士学位论文36λ=0.71073),F(000)=888,T=173(2)K,2θmax=25.242o(98.7%),20981measuredreflections,8640independentreflections(Rint=0.0843),GOFonF2=1.056,R1=0.1497,wR2=0.1651(alldata),Δe0.424and0.310e3.2.2.5电致发光器件的制备本章工作中的非掺杂OLED器件是采用真空（<5×104Pa）蒸镀方法制备的，将氧化铟锡（IndiumTinOxide，ITO）依次用丙酮清洗、异丙醇、半导体洗液、去离子水清洗（23次）和异丙醇清洗1015min，然后放入鼓风干燥箱在200℃下干燥2小时。以上操作完成后，再用氧等离子体预处理4min。将其转移至蒸镀舱体中，将各功能层材料按照器件结构顺序依次蒸镀沉积到ITO薄膜上。控制有机材料、LiF和阴极铝的沉积速率分别为12/s、0.1/s和35/s。2.3结果与讨论2.3.1光物理数据图2-2化合物DCB-BP-PXZ，CBP-BP-PXZ，mCP-BP-PXZ和mCBP-BP-PXZ的a）紫外-可见吸收光谱（THF溶液，105M）和b）薄膜荧光光谱通过测试了化合物DCB-BP-PXZ、CBP-BP-PXZ、mCP-BP-PXZ和mCBP-BP-PXZ在THF（105M）溶液中的紫外-可见吸收光谱和非掺杂薄膜状态下的荧光发射光谱。如图2-2和表2-2所示，这些化合物的测试曲线基本一致。在THF溶液中的最大吸收位于338nm处，该处的吸收峰主要来源于共轭分子骨架的π→π*跃迁。在445nm附近的弱吸收峰归因于分子内电荷转移（IntramolecularChargeTransfer，ICT）态。在荧光光谱中，
【参考文献】：
期刊论文
[1]热激活延迟荧光材料在有机电致发光器件中的研究进展[J]. 卢伶,张祥,赵青华. 材料导报. 2019(15)
[2]新一代有机电致发光材料与器件[J]. 苏仕健. 科学通报. 2016(32)
本文编号：3224961
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：118 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TADF材料发光机理示意图[47]
华南理工大学硕士学位论文12图1-8双发光单元TADF分子的设计策略[78]2015年，Lee等[79]将具有吸电子能力的氟原子引入到氰基TADF分子中（化合物3536，如图1-7）。氟原子相对氰基较弱的吸电子能力保证了TADF分子的蓝色发光。而其疏水性质则赋予了TADF分子较好的溶解性。这两种含氟TADF分子以溶液加工方法制备的掺杂OLED器件（SiCz：化合物35或化合物36）的ηext达到了20%，并可媲美传统蒸镀器件效率。因此，这种引入氟原子的设计策略对于制备低成本可溶液加工TADF器件具有重要意义。Duan等[80]将叔丁基引入TADF分子中以改善溶解性，并详细研究了它对分子稳定性和发光效率的影响（如图1-7所示，化合物3738）。他们发现外围修饰的叔丁基不仅可以提高TADF分子的效率，还可以作为一种外围保护基而改善分子的稳定性。以化合物38：mCBP为发光层制备的掺杂型OLED器件的ηext最高可达21.2%。器件的LT50寿命达到了770h（初始亮度500cdm2），相应的100cdm2下的寿命可换算为12873h。因此，这种引入叔丁基的设计策略为制备高稳定性TADF材料提供了新思路。Adachi等[81]利用量子力学证明了TADF分子结构与光物理性质之间的关系，并指出了高效率TADF分子的设计规律。理论计算表明TADF分子的荧光效率取决于基态S0与单重激发态S1之间电子波函数的重叠程度。因此，TADF分子的辐射跃迁速率随着重叠积分的升高而增加。他们利用三嗪基团和咔唑基团设计合成了两种TADF分子（化合物3940，如图1-7所示）。由图1-9可知，化合物3940的HOMO轨道均分布在咔唑基团上，化合物40的LUMO轨道较明显地分别在三嗪基团上。但前者的LUMO轨道不仅分布在三嗪基团上，还离域到了中间苯基上。因此，化合物39分子的HOMO/LUMO重叠积分要大于化合物40分子，导致前者的波函数重叠更?
华南理工大学硕士学位论文36λ=0.71073),F(000)=888,T=173(2)K,2θmax=25.242o(98.7%),20981measuredreflections,8640independentreflections(Rint=0.0843),GOFonF2=1.056,R1=0.1497,wR2=0.1651(alldata),Δe0.424and0.310e3.2.2.5电致发光器件的制备本章工作中的非掺杂OLED器件是采用真空（<5×104Pa）蒸镀方法制备的，将氧化铟锡（IndiumTinOxide，ITO）依次用丙酮清洗、异丙醇、半导体洗液、去离子水清洗（23次）和异丙醇清洗1015min，然后放入鼓风干燥箱在200℃下干燥2小时。以上操作完成后，再用氧等离子体预处理4min。将其转移至蒸镀舱体中，将各功能层材料按照器件结构顺序依次蒸镀沉积到ITO薄膜上。控制有机材料、LiF和阴极铝的沉积速率分别为12/s、0.1/s和35/s。2.3结果与讨论2.3.1光物理数据图2-2化合物DCB-BP-PXZ，CBP-BP-PXZ，mCP-BP-PXZ和mCBP-BP-PXZ的a）紫外-可见吸收光谱（THF溶液，105M）和b）薄膜荧光光谱通过测试了化合物DCB-BP-PXZ、CBP-BP-PXZ、mCP-BP-PXZ和mCBP-BP-PXZ在THF（105M）溶液中的紫外-可见吸收光谱和非掺杂薄膜状态下的荧光发射光谱。如图2-2和表2-2所示，这些化合物的测试曲线基本一致。在THF溶液中的最大吸收位于338nm处，该处的吸收峰主要来源于共轭分子骨架的π→π*跃迁。在445nm附近的弱吸收峰归因于分子内电荷转移（IntramolecularChargeTransfer，ICT）态。在荧光光谱中，
【参考文献】：
期刊论文
[1]热激活延迟荧光材料在有机电致发光器件中的研究进展[J]. 卢伶,张祥,赵青华. 材料导报. 2019(15)
[2]新一代有机电致发光材料与器件[J]. 苏仕健. 科学通报. 2016(32)
本文编号：3224961
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