含咔唑基團(tuán)雙極磷光主體材料的合成及其性能研究.pdf

1、以雙極磷光主體化合物作為發(fā)光層,可以很好地增加發(fā)光層的電子與空穴注入(或傳輸)平衡,提高電致發(fā)光器件效率,減少高亮度下器件效率的滾降。但雙極主體材料的推/拉電子基團(tuán)之間的分子內(nèi)能量轉(zhuǎn)移,易引起主體化合物的三重態(tài)能級(jí)及熱穩(wěn)定性相應(yīng)降低,離實(shí)際應(yīng)用還有一定的距離。大量研究證明咔唑基團(tuán)具有高三重態(tài)能級(jí)及強(qiáng)剛性結(jié)構(gòu)。本論文選用咔唑?yàn)榛倦娮庸┙o單元,研究在咔唑不同位置鍵聯(lián)不同電子受體單元的雙極磷光主體化合物對(duì)電致磷光發(fā)光器件性能的影響及相應(yīng)機(jī)理

2、。通過調(diào)整咔唑數(shù)目和分子大小(第二章)、控制電子傳輸型基團(tuán)及咔唑與電子傳輸型基團(tuán)鍵聯(lián)位置(第三至七章)和改變咔唑與電子傳輸型基團(tuán)的連接方式(第八、九章)制備了一系列高效率,含咔唑基團(tuán)的雙極磷光主體材料,為設(shè)計(jì)與合成高性能的電致磷光雙極主體材料探索切實(shí)可行的途徑。
　　1.以不同的樹枝狀咔唑基團(tuán)或電子傳輸型基團(tuán)修飾芴的3,6位,并在芴的9-位上引入苯基與9-苯基咔唑基團(tuán),形成高三重態(tài)能級(jí)的藍(lán)光磷光主體化合物并以溶液法制備磷光發(fā)光器件

3、。材料玻璃化轉(zhuǎn)換溫度較好(Tg>160℃),部分器件最大電流效率與功率效率分別可達(dá)18.5cd/A,8.1lm/W(CaG1),在不同的電壓下,電致發(fā)光光譜穩(wěn)定。同時(shí)發(fā)現(xiàn)CaG2由于分子變大,導(dǎo)電性減弱,相比CaG1的器件效率下降。以上結(jié)果證明:主體分子間距的大小直接影響磷光主體材料導(dǎo)電性與玻璃化轉(zhuǎn)換溫度,進(jìn)一步影響器件效率。
　　2.設(shè)計(jì)并合成了以下三類含咔唑基團(tuán)雙極磷光主體化合物:
　　a.通過在咔唑9-位連接電子傳輸型

4、基團(tuán),發(fā)現(xiàn)不同的連接位置對(duì)主體化合物的三重態(tài)能級(jí)大小的影響有如下順序:鄰>間>對(duì)。磷光發(fā)光器件的研究結(jié)果表明,以間位連接N-苯基苯并咪唑(mBICP)于咔唑上形成雙極磷光主體化合物,其最大外量子效率達(dá)到了18.7％;與菲并咪唑(mPhBINCP)相連,其綠光磷光發(fā)光器件的最大外量子效率達(dá)到了21.0％,部分磷光發(fā)光器件在高亮度下效率滾降較低。是目前所報(bào)道的基于FIrpic的藍(lán)光磷光器件及基于Ir(ppy)3的綠光磷光器件的較好的結(jié)果之一

5、。
　　b.通過在咔唑3-位上連接電子傳輸型基團(tuán)形成雙極磷光主體化合物,材料玻璃化轉(zhuǎn)換溫度明顯提高(從60℃上升至147℃)。三苯基磷氧基與1,3-二咔唑基苯(mCP)(mCPmPO)以及N-苯基苯并咪唑與9-苯基咔唑(mBIPhCP)通過咔唑3-位相連,其器件的最大外量子效率分別達(dá)到了20.3％、17.0％,且在高亮度下效率滾降較小。這是目前報(bào)道的關(guān)于mCP衍生物摻雜FIrpic的最好藍(lán)光磷光結(jié)果之一。
　　c.通過在咔唑

6、1,8-位以及1,3,6,8-位連接不同電子注入或傳輸基團(tuán),合成一系列雙極磷光主體化合物,化合物的熱力學(xué)性質(zhì)較好(Tg>130℃)。兩個(gè)1,3,4-噁二唑單體與咔唑基團(tuán)經(jīng)由1,8-位相連(1,8-OXDCz)時(shí),通過真空鍍膜法制備綠光磷光發(fā)光器件,最大功率效率達(dá)到了89.7lm/W,其對(duì)應(yīng)的最大外量子效率也達(dá)到了20.3％。而1,3,6,8-四取代咔唑雙極磷光主體化合物(TTPhCz)通過旋涂成膜制備綠光磷光發(fā)光器件,最大電流效率達(dá)到了

7、41.0cd/A,其光譜在不同的驅(qū)動(dòng)電壓下表現(xiàn)穩(wěn)定。以上結(jié)果特別是綠光流明效率均為目前所報(bào)道的最好器件效率之一。
　　比較以上所有的結(jié)果發(fā)現(xiàn):通過調(diào)節(jié)推/拉電子基團(tuán)之間的連接位置,可以很好地提升器件效率以及降低在高亮度下器件效率滾降。
　　3.設(shè)計(jì)并合成了咔唑與電子傳輸型基團(tuán)(二苯基磷氧)通過星形結(jié)構(gòu)相連的雙極磷光主體化合物,其熱力學(xué)性質(zhì)得到大幅提升(Tg>120℃)。研究發(fā)現(xiàn)不同的星狀結(jié)構(gòu)基團(tuán)對(duì)磷光發(fā)光器件效率有較大的影響

8、,采用三苯胺基為骨架的星形結(jié)構(gòu)時(shí),通過修飾二苯基磷氧基團(tuán)所形成的雙極磷光主體化合物(TCTAPO),其藍(lán)光磷光器件外量子效率達(dá)到了17.7％;而以三間位取代四苯基為星狀結(jié)構(gòu)骨架時(shí),通過修飾二苯基磷氧基團(tuán)形成的雙極磷光主體化合物DmCzmPOPB,其藍(lán)光磷光器件外量子效率也達(dá)到了16.5％。這是星形主體材料摻雜FIrpic所得到較好的器件結(jié)果之一。以上結(jié)果證明:通過調(diào)整推拉電子基團(tuán)之間的連接方式,可以很好的調(diào)整化合物的玻璃化轉(zhuǎn)換溫度以及磷