可溶液加工有机磷光主体材料及发光材料的合成及其光电性能研究

作     者：王雪 

作者单位：陕西师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：蒋加兴

授予年度：2018年

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 081702[工学-化学工艺] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0803[工学-光学工程] 

主      题：溶液加工有机电致发光二极管 磷光主体材料 橙光发射磷光小分子材料 超支化绿光发射磷光共聚物 

摘      要：有机电致发光二极管(Organic light emitting diodes,OLEDs)因其在显示及照明领域的重要应用价值引起了人们的广泛关注。经过二十多年的研究,真空蒸镀型OLEDs无论从材料上或是制备工艺上都发展的较为成熟并且已经步入了商业化的正轨,然而,其复杂的制备工艺及高的制作成本限制了其进一步的推广。溶液加工OLEDs作为一种新型器件制备工艺,可通过旋涂、喷墨打印等低成本工艺实现大量制备、有望实现高柔性OLEDs器件等优势近年来引起了研究者们极大的兴趣。针对此,本文设计合成了 一种可用作溶液加工有机磷光电致发光二极管(Phosphorescent organic light emitting diodes,PhOLEDs)的主体材料及两种磷光发光材料,并研究了基于这些材料所制备的PhOLEDs器件性能。具体工作如下:(1)通过引入给电子的茚并咔唑单元及缺电子的二苯基三嗪单元,设计合成了一种以二苯并噻吩单元为核的双极性小分子主体材料TF。合成主体分子TF在常规有机溶剂如氯苯中有良好的溶解性,旋涂成膜性良好,适用于溶液加工OLEDs。TF热稳定性很好,其热分解温度Td(失重5%时的温度)为519℃,吸热过程没有明显的玻璃化转变。此外,TF有较高的三线态能量ET1=2.72 eV,高于本工作中所采用的绿光发射磷光客体分子IrG(ET1=2.55 eV),故而可以确保能量从TF主体传递给IrG客体分子。最后,将IrG客体分别以4、6及8%的比例掺杂到TF主体中作为发光层制备出单层OLEDs器件,并探究了其电致发光性能。其中,当IrG掺杂比例为6%时取得最高电流效率16.56 cdA-1。且所有器件的电致发光(EL)光谱均只表现出520nm处来自IrG客体分子的发光而观察不到TF主体的发射,表明该器件结构可以实现从TF主体到IrG客体的完全的能量转移。(2)通过向经典蒸镀型的橙光发射磷光小分子Ir(phq)3上引入修饰基团,设计合成了两个橙光发射磷光小分子客体材料IrO1及Ir02。经修饰的两个分子在氯苯中的溶解度较高,且成膜性良好,可用于溶液加工器件。我们将所制备的IrO1及Ir02作为发光客体材料以不同比例掺杂在CBP主体中作为发光层,制备了双层器件,并探究了它们的电致发光性能。其中,基于IrO1的器件在掺杂比例为6%时获得最大电流效率45.8 cdA-1,对应的CIE色度坐标为(0.55,0.45),该性能在目前已报道的溶液加工橙光OLEDs中处于较靠前的水平。另外,由于IrO2的侧基相较IrO1的大,所以基于Ir02的器件在较高掺杂比例8%下实现其最大电流效率27.0 cdA-1,对应的色度坐标为(0.59,0.41)。所制备的IrO1及Ir02在溶液加工OLEDs中具有很高的潜在应用价值。(3)通过调节侧链主体中2,8-二环己基-S,S-二氧二苯并噻吩单元的比例,以经典绿光发射磷光分子Ir(ppy)3为核,设计合成了四种用可于溶液加工OLEDs的超支化绿光发射磷光共聚物IrG10、IrG20、IrG30及IrG40。具体的,一方面,通过向咔唑单元上引入长的烷基链以提高共聚物在有机溶剂中的溶解性,使其适用于溶液加工。另一方面,通过向S,S-二氧二苯并噻吩单元上引入大位阻的环己烷取代基以尽量保证在不降低咔唑三线态能量的情况下平衡侧链主体的载流子传输。最后,以这四种超支化共聚物为发光层制备了单层OLEDs器件,并研究了它们的电致发光性能。其中,基于IrG30的器件性能最好,可实现最高电流效率13.64cdA-1,对应的CIE色坐标(0.37,0.60)。且所有器件的EL光谱上均只观察到位于520nm左右来自Ir(ppy)3的发射峰,而观察不到来自侧链主体的蓝光发射,说明该聚合物结构设计可以实现侧链主体到客体核的完全的能量转移。