氟取代聯(lián)蒽類雙極性深藍(lán)光材料的合成及光電性能的研究.pdf

1、有機(jī)電致發(fā)光器件（OLED）因其在顯示和固態(tài)照明領(lǐng)域具有自發(fā)光，豐富的圖像效果，重量輕，容易制備，成本低，大面積和柔性顯示等優(yōu)異特性，已經(jīng)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。但相對于綠光和紅光材料， OLEDs所必需的高性能藍(lán)光材料的開發(fā)相對滯后，特別是很難滿足國際電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)（National Television System Committee, NTSC)制定的藍(lán)光標(biāo)準(zhǔn)CIE（0.14,0.08）。因此開發(fā)綜合性能優(yōu)異的藍(lán)光熒光材料具有重要價(jià)

2、值。本論文將氟取代有機(jī)材料獨(dú)特的電荷傳輸特性和光電性能與蒽類材料優(yōu)異的發(fā)光性能相結(jié)合，綜合考慮分子的幾何構(gòu)型、取代基的電子效應(yīng)和空間效應(yīng)等因素，設(shè)計(jì)并合成出一類具有非給-受體結(jié)構(gòu)的氟取代聯(lián)蒽類材料，實(shí)現(xiàn)雙極性電荷傳輸、發(fā)光性能和穩(wěn)定性均優(yōu)異的深藍(lán)光材料，以制備出高效率和理想色純度的深藍(lán)色有機(jī)電致發(fā)光器件。本論文較為系統(tǒng)的研究了有機(jī)電致發(fā)光材料的設(shè)計(jì)與合成、性質(zhì)以及器件性能，主要成果如下：
　　(1)采用含一定尺寸取代基的蒽醌反應(yīng)前

3、體構(gòu)筑三種聯(lián)蒽中心核(BA、MBA、TBBA)，通過改變?nèi)〈N類、位置和數(shù)目，不僅材料的吸收和發(fā)射光譜發(fā)生移動(dòng)，而且能夠有效的調(diào)節(jié)材料的能級(jí)。采用密度泛函理論進(jìn)行量化計(jì)算的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測試相一致。BAs具有非平面結(jié)構(gòu)，能夠抑制分子間的堆積，從而使得材料具有高的發(fā)光效率和良好的色純度。在OLED中，BAs作為藍(lán)光發(fā)光材料的器件ITO/HAT-CN(5 nm)/TAPC(40 nm)/BAs(20 nm)/TPBI(40 nm)/Liq(1

4、 nm)/Al(120 nm)，TBBA器件的最大外量子效率達(dá)3.18％，且對應(yīng)的CIE(0.15,0.06)。更重要的是，BAs作為摻雜材料的器件 ITO/HAT-CN(5 nm)/TAPC(40 nm)/BAs:3%DSA-ph(20 nm)/TPBI(40 nm)/Liq(1 nm)/Al(120 nm)，MBA器件的最大外量子效率達(dá)到9.30%。最大電流效率(CE)和最大功率效率(PE)分別為16.54 cd/A和16.57 l

5、m/W最大發(fā)光亮度為13800 cd/m2。這些材料都可以作為高效的藍(lán)光主體材料，因?yàn)樗麄兣c藍(lán)光摻雜材料(DSA-ph)具有很好的光譜重疊。
　　(2)將甲基化聯(lián)蒽與氟代作用結(jié)合起來，合成了一系列高效氟代聯(lián)蒽類主體材料(MBAnFs)。我們系統(tǒng)分析了該類材料的吸收，發(fā)射光譜，電化學(xué)性質(zhì)和器件性能受引入的吸電子取代基(F和CF3)的影響作用，并用理論計(jì)算進(jìn)行了說明。在非摻雜器件中，材料MBAn-4-F表現(xiàn)了最優(yōu)的器件的性能，EQE達(dá)

6、到最高的6.11%以及優(yōu)異的CIE(0.15,0.05)。更重要的是，MBAnFs作為摻雜材料的器件ITO/HAT-CN(5 nm)/TAPC(40 nm)/CBP:5%MBAnFs(20 nm)/TPBI(40 nm)/Liq(1 nm)/Al(120 nm)，MBAnFs作為客體摻雜器件的性能相比較非摻雜器件都有了明顯的提高，尤其是MBAn-2-F，MBAn-3-F， MBAn-4-F和MBAn-3,4,5-F器件的EQE分別提高到

7、4.57%，4.11%，6.65%和6.25%，同時(shí)對應(yīng)的CIE(0.15,0.05-0.07)。更有趣的是，MBAnFs作為主體摻雜器件 ITO/HAT-CN(5 nm)/TAPC(40 nm)/MBAnFs:5%DSA-ph(20 nm)/TPBI(40 nm)/Liq(1 nm)/Al(120 nm)的性能相比較前兩種器件都有了明顯的提高，尤其是MBAn-2-F，MBAn-3-F，MBAn-4-F和MBAn-3,4,5-F器件的E

8、QE分別提高到8.69%，8.42%，11.76%和7.90%，幾乎沒有出現(xiàn)roll-off現(xiàn)象。CE和PE分別為18.63-25.19 cd/A和12.42-25.52 lm/W最大發(fā)光亮度為20920-23670 cd/m2。這些材料都表現(xiàn)出了藍(lán)光發(fā)光材料高效性能，表現(xiàn)出在藍(lán)光OLEDs中巨大的研究潛力。
　　(3)具體介紹了氟代叔丁基化聯(lián)蒽類(TBBAnFs)深藍(lán)光材料,結(jié)合理論和實(shí)驗(yàn)分析了TBBAnFs類材料的光物理性質(zhì)和

9、電致發(fā)光性能。研究表明：它們都表現(xiàn)了良好的熱穩(wěn)定性以及高效的光致發(fā)光效率。在非摻雜器件中，材料TBBAn-4-F表現(xiàn)了最優(yōu)的器件性能，EQE達(dá)到最高的3.16%以及優(yōu)異的CIE(0.15,0.07)。尤其是在主體摻雜器件中，將材料TBBAnFs作為發(fā)光層主體材料，DSAph作為客體材料時(shí)，得到了高效穩(wěn)定的藍(lán)光摻雜器件。特別是TBBAn-2-F器件表現(xiàn)了優(yōu)異的特性，其最大發(fā)光亮度達(dá)到21250 cd/m2，CE和PE分別高達(dá)11.20 c

10、d/A和8.72 lm/W，而且EQE高達(dá)6.89%， CIE為(0.15,0.25)。通過結(jié)果分析，通過不同的氟苯取代基進(jìn)行叔丁基化聯(lián)蒽封端修飾，可以提高材料TBBAnFs在藍(lán)光OLED中擁有巨大的應(yīng)用潛力。
　　我們研究結(jié)果表明：通過不同數(shù)目和位置的給電子基團(tuán)以及吸電子基團(tuán)F和CF3對聯(lián)蒽的修飾，通過取代基CH3和tBu的電子效應(yīng)和位阻效應(yīng)會(huì)影響分子的堆積，以及降低材料的自猝滅效應(yīng)。同時(shí)取代基F和CF3會(huì)降低材料的HOMO和L