基于苯并咪唑基团的高效磷光主体材料的合成及其性能研究

发布时间：2017-03-27 21:11

  本文关键词：基于苯并咪唑基团的高效磷光主体材料的合成及其性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：有机发光二极管(OLED)具有质轻、材料来源广、节能环保、可与柔性基底兼容等众多优点而越来越受到人们的关注,成为公认的下一代的显示和照明技术。经过近三十年的研究,科学家们在该领域取得了显著的进步。然而结构简单,高产率且性能稳定的磷光OLED器件仍非常少。此外,分子结构与器件性能之间的关系还不清楚,通过调控分子结构来获得高性能的器件仍亟需深入研究。本论文主要以苯并咪唑为核心基团,依照磷光主体材料的设计原则,通过有机合成方法构筑了一系列小分子磷光主体材料,然后将这些材料应用于有机发光二极管,并对其器件效果进行了优化和分析对比,内容及成果总结如下： 1.简要介绍了有机发光二极管的发展历程、基本原理以及含苯并咪唑基团在有机电致磷光器件中的应用,并阐述本文的设计理念； 2.设计合成了一系列间三联苯基取代C位苯并咪唑类磷光主体化合物,测试结果表明该系列化合物的三重态能级最高达到了3.05eV,材料的玻璃化转变温度最高达到了178℃。以本系列材料构建的蓝色磷光器件,最大电流效率(ηCE,max)达到了31.5cd/A,最大外量子效率(EQEmax)达到了16%,并且滚降很小。研究结果表明,改变苯并咪唑基团和取代基之间的连接方式可以有效地对合成的材料的相关性质和器件效果进行调节； 3.通过在螺二芴的3,6-位上分别修饰两个苯并咪唑基团、二苯基磷氧基团和咔唑基团,得到了一系列既具有高三重态能级,又具有良好的热稳定性的蓝色磷光主体材料。以其制备的蓝色磷光OLED器件,ηCE,max达到了34.2cd/A,最大功率效率(ηPE,max)达到了34.4lm/W,并且在1000cd/m2只有7.6%的效率滚降。该研究结果表明,相对于传统的2,7位取代方式,螺二笏的3,6位取代方式更适合作为高三重态能级的蓝色磷光主体材料； 4.通过在苯并咪唑N位苯环的间位和对位键联咔唑基团的方式制备了两个简单的蓝色磷光主体材料mNBICz和pNBICz。其中以mNBICz作为蓝光主体材料制备了蓝色磷光器件,EQEmax达到了26.2%,ηCE,max为54.5cd/A,ηpE,max为52.21m/W；同时以mNBICz作为蓝光主体材料制备了单一主体互补色白光器件,EQEmax,ηCE，，max和ηPE,max分别达到了22.9%,62.5cd/A和60.41m/W。该研究结果表明,N位咔唑修饰的苯并咪唑衍生物比C位的衍生物更适合作为蓝色磷光主体材料； 5.合成了一系列双咔唑取代C-N位苯并咪唑类磷光主体化合物,通过调整咔唑基团和苯并咪唑基团的比例为2：1,改善了苯并咪唑衍生物的光学性质、电化学性质、热学性质以及双极传输性能。以该系列化合物掺杂Ir(ppy)3作为发光层所制备的磷光发光器件,ηCE,max达到了68.3cd/A,ηPE,max达到了63.71m/W,EQE达到了18.7%。通过对该系列化合物的研究,进一步对于苯并咪唑/咔唑类衍生物的分子结构与器件性能的关系有一个系统性地认识； 6.通过在咔唑的3,9位通过苯并咪唑基团同时修饰,调节咔唑基团和苯并咪唑基团的比例为1：2,合成了一系列新型蓝光主体材料。DmNBICz作为蓝光主体材料,以常用的蓝光掺杂剂FIrpic为客体制备了蓝色磷光器件,获得了ηCE,max29.2cd/A, ηPE,max23.11m/W。该研究结果表明,可以在不改变分子三重态能级的前提下,对苯并咪唑类材料的热力学稳定性以及HOMO/LUMO能级进行有效地调节使其更适合作为蓝色磷光主体材料; 7.以苯并咪唑基团和二苯基磷氧基团为核心,通过改变它们之间的连接方式,合成了一系列电子型磷光主体材料。以该系列材料为主体和电子传输材料制备的绿色磷光器件和单侧同质器件,开启电压明显降低,EQEmax达到了23.8%, ηPE，max85.01m/W。该研究结果表明,采用苯并咪唑类电子型主体材料可以起到简化器件结构同时提高器件效率的目的。
【关键词】：蓝色 磷光 苯并咪唑 主体材料
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN312.8
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-36
• 1.1 OLED的发展历程10-16
• 1.2 OLED的基本原理16-24
• 1.3 苯并咪唑类磷光主体材料的发展24-33
• 1.4 本论文的基本设计思想33-36
• 2 间三联苯基取代C位苯并咪唑类主体材料的合成与表征36-49
• 2.1 引言36-37
• 2.2 实验部分37-41
• 2.3 结果与讨论41-48
• 2.4 本章小结48-49
• 3 3，6-双取代螺二茨类碟光主体材料的合成与表征49-67
• 3.1 引言49-50
• 3.2 实验部分50-54
• 3.3 结果与讨论54-65
• 3.4 本章小结65-67
• 4 咔唑取代N位苯并咪唑类主体材料的合成及表征67-83
• 4.1 引言67-69
• 4.2 实验部分69-73
• 4.3 结果与讨论73-81
• 4.4 本章小结81-83
• 5 双咔唑取代C-N位苯并咪唑类主体材料的合成与表征83-98
• 5.1 引言83-84
• 5.2 实验部分84-88
• 5.3 结果与讨论88-96
• 5.4 本章小结96-98
• 6 噻吨酮/昨唑、三苯胺类延迟焚光客体材料的合成与表征98-113
• 6.1 引言98-100
• 6.2 实验部分100-103
• 6.3 结果与讨论103-112
• 6.4 本章小结112-113
• 总结与展望113-116
• 致谢116-117
• 参考文献117-131
• 附录1 攻读博士学位期间发表论文目录131-132
• 附录2 实验仪器及实验药品132-133
• 附录3 最终产物的核磁图谱133-150

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本文编号：271082