濕法小分子雙極主體材料的設(shè)計(jì)合成及器件研究.pdf

1、有機(jī)發(fā)光二極管(OLEDs)的制備工藝簡單，易于實(shí)現(xiàn)大面積以及柔性顯示，因此越來越受到人們的關(guān)注。采用磷光分子作為發(fā)光材料可以使OLEDs的內(nèi)量子效率達(dá)到100％。但磷光分子自身存在嚴(yán)重的三線態(tài)-三線態(tài)湮滅現(xiàn)象，必須摻雜在合適的主體材料中才能實(shí)現(xiàn)高效的電致發(fā)光。過去的二十年中，聚合物、樹枝狀大分子以及雙極小分子主體材料的開發(fā)使得濕法磷光器件的效率有了很大的提高。然而，濕法器件的高工作電壓使得其功率效率較低，不利于大面積照明的節(jié)能化。此外

2、，高亮度下的效率滾降問題也制約著濕法器件的商業(yè)化步伐。雖然具有較小單三線態(tài)能極差(△EST)的主體材料被證明可以有效的降低器件的工作電壓，但分子設(shè)計(jì)上的限制使得開發(fā)具有較小△EST，同時(shí)又可用于濕法器件的雙極小分子主體材料變得十分困難。近期，給體和受體分子間形成的激基復(fù)合物被探索出來作為新一類具有較小的△EST的主體材料。由于激基復(fù)合物同時(shí)含有電子和空穴傳輸組分，其本身就具有雙極傳輸?shù)奶匦?，可以有效的平衡發(fā)光層的載流子，減小器件的效率滾

3、降。本文從以下幾個(gè)方面開展了相關(guān)工作:
　　1、設(shè)計(jì)合成了一系列基于咔唑和苯并咪唑的雙極主體材料xCz-nPBI。通過改變功能基團(tuán)的個(gè)數(shù)、比例以及連接方式，系統(tǒng)地研究了分子結(jié)構(gòu)對主體材料熱力學(xué)、光學(xué)以及電化學(xué)性能的影響。理論計(jì)算和單載流子器件同時(shí)證明，增加苯并瞇矬基團(tuán)的個(gè)數(shù)可以有效的提高雙極主體的電子傳輸和注入能力。此外，咔唑基團(tuán)的增加可以降低主體材料的△EST，有利于空穴的注入。結(jié)果顯示，以Cz-6PBI作為主體的濕法綠色磷光O

4、LEDs具有低的起亮電壓(2.9 V)，最大電流效率和功率效率分別為47.8 cd A-1 and29.6 lm W-1。
　　2、合成并表征了三個(gè)基于磷氧基團(tuán)的雙極主體材料。通過分子結(jié)構(gòu)的微調(diào)，材料的物理性能（熱力學(xué)穩(wěn)定性、單三線態(tài)能級差以及載流子傳輸平衡性）得到優(yōu)化。理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果都表明，三苯胺基團(tuán)的引入有效的降低了分子的HOMO-LUMO能級差。由于剛性的分子結(jié)構(gòu)，咔唑基團(tuán)的引入可以保證主體材料具有較高的三線態(tài)能級(ET

5、=3.0 eV)?；谠擃愔黧w材料的濕法藍(lán)色磷光OELDs的最大電流效率和功率效率分別為25.2 cd A-1和11.5 lm W-1，說明分子調(diào)控是提高濕法器件電致發(fā)光性能的有效途徑。
　　3、通過給體分子和受體分子的等摩爾比混摻，設(shè)計(jì)合成了三個(gè)可用于濕法成膜的激基復(fù)合物主體材料，并系統(tǒng)地研究了該類材料的激發(fā)態(tài)動(dòng)力學(xué)以及結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，存在于電致激發(fā)態(tài)下的締合物是磷光器件中被忽略的能量損失途徑。此外，當(dāng)激基復(fù)合物

6、的能量泄漏效應(yīng)最低時(shí)，濕法藍(lán)色磷光OLEDs的起亮電壓最小，功率效率也最高，分別為2.7 V和22.5 lm W-1。這些性能都高于已報(bào)道的具有相同器件結(jié)構(gòu)的濕法磷光OLEDs。
　　4、設(shè)計(jì)合成了一個(gè)基于苯并咪唑和二苯基磷氧的星型電子傳輸材料TPOB。它可以和傳統(tǒng)的空穴傳輸材料TCTA形成激基復(fù)合物TCTA∶TPOB。由于TPOB具有較高的三線態(tài)和電子親和勢，激基復(fù)合態(tài)向組分的能量損失可以有效的避免。以該激基復(fù)合物作為主體材料，