8-羥基喹啉鋁單晶生長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)及性能研究.pdf

1、三（8-羥基喹啉）鋁(Alq3)是一種具有優(yōu)良發(fā)光性質(zhì)的小分子半導(dǎo)體材料。自1987年鄧青云等人利用Alq3成功制備出低壓直流驅(qū)動(dòng)的有機(jī)發(fā)光二極管以來(lái)，人們對(duì)Alq3做了大量的研究工作以促進(jìn)有機(jī)電致發(fā)光器件(OLED)的發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)，Alq3具有良好的成膜性，其無(wú)定型薄膜載流子遷移率達(dá)到(4.63±0.34)×10-6cm2·V-1·s-1;在紫外光激發(fā)下，Alq3無(wú)定型薄膜發(fā)射出綠色熒光，熒光量子效率高達(dá)32％; Alq3具有良好的

2、熱穩(wěn)定性，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg約為175℃。以上優(yōu)點(diǎn)讓基于Alq3的OLED器件在平面顯示領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，此外使用Alq3制備的有機(jī)光伏電池、有機(jī)光泵浦激光器等器件產(chǎn)品也正在向產(chǎn)業(yè)化邁進(jìn)。Alq3分子具有兩種異構(gòu)體結(jié)構(gòu)，經(jīng)式(mer-Alq3)和面式(fac-Alq3)。目前，在多層OLED器件中作為綠色發(fā)光層/電子傳輸層的Alq3無(wú)定型薄膜的主要成分為mer-Alq3（綠光），但研究顯示通過(guò)不同條件制備的薄膜材料中還會(huì)含有不定量的f

3、ac-Alq3（藍(lán)色熒光）結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致薄膜的熒光發(fā)射波長(zhǎng)的位置產(chǎn)生偏移，器件的發(fā)光重復(fù)性差。而相對(duì)于Alq3的無(wú)定型形態(tài)，其單晶材料因?yàn)楦呒兌取⒏甙l(fā)色團(tuán)密度和分子定向堆積而具有更高的電子遷移率和更優(yōu)秀的發(fā)光性能。
　　相對(duì)Alq3無(wú)定型薄膜，人們對(duì)晶態(tài)Alq3的研究起步較晚。直到1991年，Mazhar-UI-Haque等獲得Alq3(C6H10O2)1/4晶體并對(duì)其晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行解析，之后陸續(xù)報(bào)道了幾種溶劑相晶體結(jié)構(gòu)。2000年，B

4、rinkmann等人通過(guò)物理氣相沉積(PVT)的方法獲得不含溶劑的α-Alq3、β-Alq3以及γ-Alq3。在之后人們對(duì)Alq3的結(jié)晶性、晶型之間相互轉(zhuǎn)化以及單晶態(tài)Alq3的光電性質(zhì)開展大量的研究工作。到目前為止，已經(jīng)有α-Alq3,β-Alq3,γ-Alq3,δ-Alq3,ε-Alq3等五種無(wú)溶劑相結(jié)構(gòu)以及8種溶劑相結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)被報(bào)道，這些單晶數(shù)據(jù)提供了豐富的立體結(jié)構(gòu)和分子間相互作用等信息，使人們對(duì)Alq3結(jié)構(gòu)和發(fā)光性質(zhì)之間的關(guān)系有了更

5、深一步的了解。β-Alq3單晶的理論計(jì)算數(shù)據(jù)表明，該結(jié)構(gòu)的載流子遷移率高達(dá)0.23±0.03cm2·V-1·s-1,比無(wú)定型形態(tài)高出5個(gè)數(shù)量級(jí)。目前，Alq3晶體的質(zhì)量以及晶體尺寸限制了Alq3晶態(tài)材料的發(fā)展，而獲得高質(zhì)量、大尺寸晶體對(duì)更深入研究Alq3的光電性質(zhì)、擴(kuò)展單晶材料的應(yīng)用尤為重要。
　　目前，還沒(méi)有關(guān)與大尺寸Alq3單晶生長(zhǎng)的報(bào)道。這主要是因?yàn)锳lq3在414℃左右發(fā)生分解，常溫下不存在熔點(diǎn)，而在高溫真空條件下又極易升

6、華，所以不適合常見(jiàn)的熔體法等體塊單晶生長(zhǎng)方法。而利用PVT的方法獲得的Alq3單晶尺寸在毫米量級(jí)，晶體存在明顯缺陷。通過(guò)研究對(duì)比發(fā)現(xiàn)利用溶液法生長(zhǎng)Alq3晶體是目前最為可行的，探索利用有機(jī)溶劑生長(zhǎng)Alq3是一個(gè)很有研究意義的課題。
　　本論文選取三氯甲烷、DMF、甲醇、乙醇、乙腈、DMSO、乙二醇等對(duì)Alq3溶解性不同的有機(jī)溶液進(jìn)行Alq3單晶培養(yǎng)，研究不同溶劑對(duì)Alq3晶體生長(zhǎng)、晶體形貌的影響。我們通過(guò)降溫法和有機(jī)溶劑揮發(fā)得到了

7、三種新的溶劑相單晶，利用X射線單晶衍射測(cè)試分析了新晶體的晶體結(jié)構(gòu)并分析溶劑相材料的發(fā)光性質(zhì)。
　　本論文創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　1.通過(guò)降溫法和有機(jī)溶劑揮發(fā)法，我們從DMF、三氯甲烷、乙二醇溶液中分別獲得新的Alq3溶劑相單晶:Alq3(HCON(CH3)2)，Alq3(CHCl3)2.5)和Alq3(CH2OH)2)。
　　2.對(duì)所得單晶進(jìn)行X射線單晶衍射分析，結(jié)果表明我們得到的Alq3(HCON(CH3)2)和Alq3(