基于1,3,5-三嗪单元的有机分子电子传输材料的设计、合成及其在有机电致发光器件中的应用
发布时间：2021-07-05 18:20
有机发光二极管（OLED）由于在实现高对比度、超薄质轻的平板显示器和下一代生态友好型固态照明方面具有独特优势而引起学术界和工业界的广泛关注。有机电子传输材料（ETM）作为OLED器件的基本组成部分,协助电子从阴极注入到发光层,同时避免由阴极和发光层直接接触而引起的发光猝灭,在决定OLED器件效率和稳定性方面起着至关重要的作用。通常情况下,高性能电子传输材料要求具有适宜的LUMO（最低未占据分子轨道）能级、高热稳定性与薄膜形貌稳定性、良好的电子传输性能等。为了提高ETM的电子迁移率（μe）,通常需要增加分子共轭,这往往导致其溶解性较差,纯化困难,特别是除去卤素杂质。而来源于反应原料、中间体或副产物的卤代杂质,即使微量残留,对于器件稳定性也将产生致命影响。另一方面,玻璃化转变温度与电子迁移率之间,亦存在权衡关系。到目前为止,虽然已有大量有机电子传输材料被公开报道,但易合成纯化、综合性能优异、可应用于高效稳定OLED器件的电子传输材料的设计制备具有挑战性。由于1,3,5-三嗪由于具有高电子亲和力、电化学还原稳定性以及结构易修饰等优点,因此本论文围绕1,3,5-三嗪单元在...
【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】：151 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
OLED器件的工作原理示意图
华南理工大学博士学位论文41.3.3有机电致发光器件的性能参数1.3.3.1发光亮度、发光光谱和色度坐标发光亮度(Luminance，L)表示单位面积的发光强度，单位为cdm–2。发光光谱和色度坐标均可用来表征器件的发光颜色。发光光谱是器件发射的光强随波长的分布图谱。根据激发方式的不同，可分为光致发光(PL)和电致发光(EL)光谱两种。通过两者对比，能够获得激子复合区和实际发光的材料等信息。国际照明委员会制定的CIE1931色度坐标是目前国际上通用的色度坐标。色度坐标由3个坐标值组成：CIEx、CIEy和CIEz，满足CIEx+CIEy+CIEz=1，颜色坐标(CIEx,CIEy)可组成如图1-2所示的马蹄型曲线。国际显示委员会(NTSC)制定的标准红绿蓝色坐标为(0.67,0.33)、(0.21,0.71)、(0.14,0.08)[6]。图1-2CIE1931色度坐标谱图1.3.3.2开启电压和驱动电压开启电压被定义为器件在约为1cdm–2亮度下工作时所需要施加的电压，也称为启亮电压(Von)。载流子的注入势垒越小，则开启电压越低，但不会低于发光材料的能隙。驱动电压是器件在特定亮度或电流密度下正常工作时所需要的电压。电极处的载流子注入势垒和有机材料的载流子迁移率均会影响器件的驱动电压[6]。1.3.3.3发光效率发光效率[6]是用来衡量器件光发射性能好坏的参数，包括量子效率(QuantumEfficiency，QE)、功率效率(PowerEfficiency，PE)和电流效率(LuminousEfficiency，LE)。其中，量子效率又包括外量子效率(EQE)和内量子效率(IQE)，单位是%。IQE定义为器
华南理工大学博士学位论文101.4.2.2恶二唑类电子传输材料恶二唑衍生物因空穴阻挡性能优异而被广泛地用作电子传输/空穴阻挡材料。1989年，C.Adachi等[33]将PBD(如图1-4，分子式34)作为空穴阻挡/电子传输层用在OLED器件中使得发光效率提升了8–10倍。但PBD薄膜具有很强的结晶倾向而导致OLED器件不稳定。之后多个课题组对PBD进行改进，报道了一系列恶二唑电子传输材料，其中较为典型的是OXD-1和OXD-7(如图1-4，分子35和36)，蒸镀薄膜的结晶性得到一定改善，但仍然无法得到稳定的无定型薄膜[34-37]。为了获得非晶薄膜并克服重结晶的问题，多个课题组进行了诸多尝试来合成具有较高玻璃化转变温度的化合物，并报道了一系列能够形成稳定无定型薄膜的星型或支化恶二唑衍生物，有望获得稳定的OLED器件[38-42]。其中，较为典型的是J.Salbeck等[42]报道的螺芴单元为核的恶二唑衍生物spiro-PBD(如图1-4，分子式37)，该化合物的Tg为163oC，能够形成高质量的无定型薄膜。Spiro-PBD作为电子传输层的蓝光双层器件启亮电压为2.7V，在5V时亮度为500cdm–2。图1-4恶二唑类电子传输材料的分子式之后，C.H.Cheng课题组合成了一系列恶二唑电子传输材料。2012年，C.A.Wu等[43]在OXD-7基础上进行改进得到tOXD-mTP和tpOXD-mTP(如图1-4，分子式38和39)，二者的玻璃化转变温度分别为63和107oC，具有较高的三线态能级，分别为2.83和2.90eV。其中，tOXD-mTP在有机电致发光器件中获得良好的性能。以tOXD-mTP作为电子传输层的蓝光磷光OLED器件的效率约为OXD-7器件的2–3倍；基于FIrpic
【参考文献】：
期刊论文
[1]Appending triphenyltriazine to 1,10-phenanthroline: a robust electron-transport material for stable organic light-emitting diodes[J]. Guang Jin,Jun-Zhe Liu,Jian-Hua Zou,Xiao-Lan Huang,Meng-Jiao He,Ling Peng,Ling-Ling Chen,Xu-Hui Zhu,Junbiao Peng,Yong Cao. Science Bulletin. 2018(07)
本文编号：3266581
【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】：151 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
OLED器件的工作原理示意图
华南理工大学博士学位论文41.3.3有机电致发光器件的性能参数1.3.3.1发光亮度、发光光谱和色度坐标发光亮度(Luminance，L)表示单位面积的发光强度，单位为cdm–2。发光光谱和色度坐标均可用来表征器件的发光颜色。发光光谱是器件发射的光强随波长的分布图谱。根据激发方式的不同，可分为光致发光(PL)和电致发光(EL)光谱两种。通过两者对比，能够获得激子复合区和实际发光的材料等信息。国际照明委员会制定的CIE1931色度坐标是目前国际上通用的色度坐标。色度坐标由3个坐标值组成：CIEx、CIEy和CIEz，满足CIEx+CIEy+CIEz=1，颜色坐标(CIEx,CIEy)可组成如图1-2所示的马蹄型曲线。国际显示委员会(NTSC)制定的标准红绿蓝色坐标为(0.67,0.33)、(0.21,0.71)、(0.14,0.08)[6]。图1-2CIE1931色度坐标谱图1.3.3.2开启电压和驱动电压开启电压被定义为器件在约为1cdm–2亮度下工作时所需要施加的电压，也称为启亮电压(Von)。载流子的注入势垒越小，则开启电压越低，但不会低于发光材料的能隙。驱动电压是器件在特定亮度或电流密度下正常工作时所需要的电压。电极处的载流子注入势垒和有机材料的载流子迁移率均会影响器件的驱动电压[6]。1.3.3.3发光效率发光效率[6]是用来衡量器件光发射性能好坏的参数，包括量子效率(QuantumEfficiency，QE)、功率效率(PowerEfficiency，PE)和电流效率(LuminousEfficiency，LE)。其中，量子效率又包括外量子效率(EQE)和内量子效率(IQE)，单位是%。IQE定义为器
华南理工大学博士学位论文101.4.2.2恶二唑类电子传输材料恶二唑衍生物因空穴阻挡性能优异而被广泛地用作电子传输/空穴阻挡材料。1989年，C.Adachi等[33]将PBD(如图1-4，分子式34)作为空穴阻挡/电子传输层用在OLED器件中使得发光效率提升了8–10倍。但PBD薄膜具有很强的结晶倾向而导致OLED器件不稳定。之后多个课题组对PBD进行改进，报道了一系列恶二唑电子传输材料，其中较为典型的是OXD-1和OXD-7(如图1-4，分子35和36)，蒸镀薄膜的结晶性得到一定改善，但仍然无法得到稳定的无定型薄膜[34-37]。为了获得非晶薄膜并克服重结晶的问题，多个课题组进行了诸多尝试来合成具有较高玻璃化转变温度的化合物，并报道了一系列能够形成稳定无定型薄膜的星型或支化恶二唑衍生物，有望获得稳定的OLED器件[38-42]。其中，较为典型的是J.Salbeck等[42]报道的螺芴单元为核的恶二唑衍生物spiro-PBD(如图1-4，分子式37)，该化合物的Tg为163oC，能够形成高质量的无定型薄膜。Spiro-PBD作为电子传输层的蓝光双层器件启亮电压为2.7V，在5V时亮度为500cdm–2。图1-4恶二唑类电子传输材料的分子式之后，C.H.Cheng课题组合成了一系列恶二唑电子传输材料。2012年，C.A.Wu等[43]在OXD-7基础上进行改进得到tOXD-mTP和tpOXD-mTP(如图1-4，分子式38和39)，二者的玻璃化转变温度分别为63和107oC，具有较高的三线态能级，分别为2.83和2.90eV。其中，tOXD-mTP在有机电致发光器件中获得良好的性能。以tOXD-mTP作为电子传输层的蓝光磷光OLED器件的效率约为OXD-7器件的2–3倍；基于FIrpic
【参考文献】：
期刊论文
[1]Appending triphenyltriazine to 1,10-phenanthroline: a robust electron-transport material for stable organic light-emitting diodes[J]. Guang Jin,Jun-Zhe Liu,Jian-Hua Zou,Xiao-Lan Huang,Meng-Jiao He,Ling Peng,Ling-Ling Chen,Xu-Hui Zhu,Junbiao Peng,Yong Cao. Science Bulletin. 2018(07)
本文编号：3266581
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