芘功能化光材料的設(shè)計(jì)、合成與應(yīng)用.pdf

1、隨著信息技術(shù)的進(jìn)步,人們對(duì)顯示終端的要求越來越高。平板顯示器和柔性顯示器成為時(shí)代發(fā)展的必然產(chǎn)物。從20世紀(jì)90年代開始,有機(jī)光電材料與器件的迅速發(fā)展順應(yīng)了信息顯示發(fā)展的要求。有機(jī)平板顯示以其輕薄、響應(yīng)快、能耗低、視角寬、可以實(shí)現(xiàn)柔性屏等特點(diǎn)受到科學(xué)界和商業(yè)界的重視。在隨后幾十年的發(fā)展中,材料和器件這兩個(gè)方面都突飛猛進(jìn)。器件上,多層器件,旋涂器件,電極的改善等方面的進(jìn)步極大的提高了效率。從材料上講,各種功能的小分子材料,聚合物材料不斷的被

2、報(bào)道,性能逐步提高,結(jié)構(gòu)和功能之間的關(guān)系也逐步建立起來。有機(jī)光電技術(shù)是一門基礎(chǔ)應(yīng)用型科學(xué),除了致力于開發(fā)使用性材料與器件之外,通過近30年的發(fā)展,科學(xué)家積累了很多共軛材料結(jié)構(gòu)和性能間關(guān)系的經(jīng)驗(yàn),極大的豐富了有機(jī)半導(dǎo)體的內(nèi)涵和外延。在器件技術(shù)上,很多重要技術(shù)也相繼被開發(fā)出來,如電極界面工程和旋涂陰極等技術(shù)。
　　 本論文從材料化學(xué)的角度來探討材料的結(jié)構(gòu)和功能的相關(guān)信息。主要研究對(duì)象為寬帶隙有機(jī)半導(dǎo)體。在寬帶隙發(fā)光材料上,芴類材料是

3、突出的明星結(jié)構(gòu),它們的小分子和聚合物都有很高的熱穩(wěn)定性和熒光量子效率。芴類的寡聚芴和聚合物有很好的溶解性和成膜性,可以通過旋涂和噴墨打印來制備器件。芴具有多位修飾的特點(diǎn),可以將功能結(jié)構(gòu)修飾到不同位置上。同時(shí)它可以和多種單體共聚,調(diào)節(jié)材料的電子結(jié)構(gòu)。本文除了引用芴結(jié)構(gòu),另外一個(gè)重要單體為芘單元。芘分子作為一個(gè)大稠環(huán),有很高的熒光量子效率和深藍(lán)光發(fā)射,在生物上有廣泛的應(yīng)用。從器件上講,它能夠提高材料的遷移率和空穴注入的性能。芘的這些性質(zhì)使得

4、它們很有希望成為光電材料,但是相關(guān)的研究卻很少。和芘同系的葸分子在光電材料上的研究卻非常之多。在本文中我們將芘作為功能單元來構(gòu)建新型的光電材料。本論文設(shè)計(jì)了三個(gè)系列的芘功能化芴類光電材料,詳細(xì)的表征了它們的物理化學(xué)性能,電子結(jié)構(gòu)和在發(fā)光器件上的應(yīng)用。
　　 第一章中,我們從材料結(jié)構(gòu)和性能的角度綜述了線性聚芴、芴的共聚物、超支化聚芴、樹枝狀和星狀大分子、蒸鍍小分子和旋涂小分子電致發(fā)光材料的研究進(jìn)展,比較了這些不同類型的材料各自獨(dú)有

5、的特點(diǎn),并且初步總結(jié)出一定的結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系。從文獻(xiàn)調(diào)研中我們總結(jié)出材料設(shè)計(jì)的規(guī)律,探討了光電材料值得研究的幾個(gè)方向,并且提出了本論文的設(shè)計(jì)思路和主要研究?jī)?nèi)容。
　　 第二章中,我們總結(jié)了本論文中所以使用的各種表征手段。首先我們總結(jié)了材料合成中使用的各種化學(xué)藥品和相關(guān)表征手段。其次我們介紹了器件制備的一些內(nèi)容。最后,我們歸納了本文使用到的量子化學(xué)的一些基本理論。
　　 第三章中,我們研究了芘功能化螺環(huán)分子的光電性能。9,

6、9-螺雙芴是光電材料中的明星分子,它們有很好的熱穩(wěn)定性和形貌穩(wěn)定性,在發(fā)光材料中被廣泛應(yīng)用。我們首先研究發(fā)展了一種新型的制備氧雜葸螺環(huán)的方法。接著我們拓展了這種方法,制備了一系列氧雜葸結(jié)構(gòu)的功能單體,利于芘功能單元修飾,制備光電材料。最后我們通過合成,制備了不同大小的稠環(huán)螺芴,通過芘功能化,制備光電材料,并且研究了螺環(huán)大小對(duì)材料光電性能的影響。
　　 第四章中,我們用芘對(duì)芴的9位進(jìn)行修飾,制備了芘修飾的9,9-二芳基芴。然后通過

7、芘修飾9,9-二芳基芴的2,7位,制備了藍(lán)光功能材料。當(dāng)我們?cè)谲痰?,7位引入芘炔,這樣得到的分子在溶液中呈藍(lán)光,薄膜態(tài)呈綠光發(fā)射。這類分子特殊的性能在于它們能夠通過旋涂來制備光電器件,這是非常有意思的一個(gè)研究方向。2006年杜邦報(bào)道了他們?cè)谛》肿有考夹g(shù)上的突出進(jìn)步,成為光電領(lǐng)域的一個(gè)重要進(jìn)步。但是相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)都是秘密,我們?cè)O(shè)計(jì)的小分子旋涂材料初步的研究了結(jié)構(gòu)和旋涂性能的關(guān)系,希望為這項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步做一點(diǎn)貢獻(xiàn)。
　　 第五章中,