氟取代联蒽类双极性深蓝光材料的合成及光电性能的研究

发布时间：2017-12-13 18:25

  本文关键词：氟取代联蒽类双极性深蓝光材料的合成及光电性能的研究

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【摘要】：有机电致发光器件(OLED)因其在显示和固态照明领域具有自发光,丰富的图像效果,重量轻,容易制备,成本低,大面积和柔性显示等优异特性,已经成为当前研究的热点。但相对于绿光和红光材料,OLEDs所必需的高性能蓝光材料的开发相对滞后,特别是很难满足国际电视标准委员会(National Television System Committee,NTSC)制定的蓝光标准CIE(0.14,0.08)。因此开发综合性能优异的蓝光荧光材料具有重要价值。本论文将氟取代有机材料独特的电荷传输特性和光电性能与蒽类材料优异的发光性能相结合,综合考虑分子的几何构型、取代基的电子效应和空间效应等因素,设计并合成出一类具有非给-受体结构的氟取代联蒽类材料,实现双极性电荷传输、发光性能和稳定性均优异的深蓝光材料,以制备出高效率和理想色纯度的深蓝色有机电致发光器件。本论文较为系统的研究了有机电致发光材料的设计与合成、性质以及器件性能,主要成果如下:(1)采用含一定尺寸取代基的蒽醌反应前体构筑三种联蒽中心核(BA、MBA、TBBA),通过改变取代基种类、位置和数目,不仅材料的吸收和发射光谱发生移动,而且能够有效的调节材料的能级。采用密度泛函理论进行量化计算的结果与实验测试相一致。BAs具有非平面结构,能够抑制分子间的堆积,从而使得材料具有高的发光效率和良好的色纯度。在OLED中,BAs作为蓝光发光材料的器件ITO/HAT-CN(5 nm)/TAPC(40 nm)/BAs(20 nm)/TPBI(40 nm)/Liq(1 nm)/Al(120 nm),TBBA器件的最大外量子效率达3.18%,且对应的CIE(0.15,0.06)。更重要的是,BAs作为掺杂材料的器件ITO/HAT-CN(5 nm)/TAPC(40 nm)/BAs:3%DSA-ph(20 nm)/TPBI(40nm)/Liq(1 nm)/Al(120 nm),MBA器件的最大外量子效率达到9.30%。最大电流效率(CE)和最大功率效率(PE)分别为16.54 cd/A和16.57 lm/W最大发光亮度为13800 cd/m2。这些材料都可以作为高效的蓝光主体材料,因为他们与蓝光掺杂材料(DSA-ph)具有很好的光谱重叠。(2)将甲基化联蒽与氟代作用结合起来,合成了一系列高效氟代联蒽类主体材料(MBAn Fs)。我们系统分析了该类材料的吸收,发射光谱,电化学性质和器件性能受引入的吸电子取代基(F和CF3)的影响作用,并用理论计算进行了说明。在非掺杂器件中,材料MBAn-4-F表现了最优的器件的性能,EQE达到最高的6.11%以及优异的CIE(0.15,0.05)。更重要的是,MBAn Fs作为掺杂材料的器件ITO/HAT-CN(5 nm)/TAPC(40 nm)/CBP:5%MBAn Fs(20 nm)/TPBI(40 nm)/Liq(1 nm)/Al(120 nm),MBAn Fs作为客体掺杂器件的性能相比较非掺杂器件都有了明显的提高,尤其是MBAn-2-F,MBAn-3-F,MBAn-4-F和MBAn-3,4,5-F器件的EQE分别提高到4.57%,4.11%,6.65%和6.25%,同时对应的CIE(0.15,0.05-0.07)。更有趣的是,MBAn Fs作为主体掺杂器件ITO/HAT-CN(5 nm)/TAPC(40 nm)/MBAn Fs:5%DSA-ph(20nm)/TPBI(40 nm)/Liq(1 nm)/Al(120 nm)的性能相比较前两种器件都有了明显的提高,尤其是MBAn-2-F,MBAn-3-F,MBAn-4-F和MBAn-3,4,5-F器件的EQE分别提高到8.69%,8.42%,11.76%和7.90%,几乎没有出现roll-off现象。CE和PE分别为18.63-25.19 cd/A和12.42-25.52 lm/W最大发光亮度为20920-23670 cd/m2。这些材料都表现出了蓝光发光材料高效性能,表现出在蓝光OLEDs中巨大的研究潜力。(3)具体介绍了氟代叔丁基化联蒽类(TBBAn Fs)深蓝光材料,结合理论和实验分析了TBBAn Fs类材料的光物理性质和电致发光性能。研究表明:它们都表现了良好的热稳定性以及高效的光致发光效率。在非掺杂器件中,材料TBBAn-4-F表现了最优的器件性能,EQE达到最高的3.16%以及优异的CIE(0.15,0.07)。尤其是在主体掺杂器件中,将材料TBBAn Fs作为发光层主体材料,DSAph作为客体材料时,得到了高效稳定的蓝光掺杂器件。特别是TBBAn-2-F器件表现了优异的特性,其最大发光亮度达到21250cd/m2,CE和PE分别高达11.20 cd/A和8.72 lm/W,而且EQE高达6.89%,CIE为(0.15,0.25)。通过结果分析,通过不同的氟苯取代基进行叔丁基化联蒽封端修饰,可以提高材料TBBAn Fs在蓝光OLED中拥有巨大的应用潜力。我们研究结果表明:通过不同数目和位置的给电子基团以及吸电子基团F和CF3对联蒽的修饰,通过取代基CH3和t Bu的电子效应和位阻效应会影响分子的堆积,以及降低材料的自猝灭效应。同时取代基F和CF3会降低材料的HOMO和LUMO能级,提高电子传输性能,增加其稳定性。可以将电致发光材料调节到蓝光区。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN383.1;O482.31

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1 李恒;任天辉;钟庆华;郑飞t，

本文编号：1286159