基于咪唑并[1，2-a]吡啶基团的有机电子传输材料的合成及性能研究

作     者：程之樵 

作者单位：广东工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：籍少敏;戴雷

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 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）] 

主      题：咪唑并[1,2-a]吡啶 有机电子传输材料 效率 驱动电压 寿命 

摘      要：有机半导体材料因其广泛的应用而引起了许多研究小组的兴趣。在显示器和固态照明等应用中,有机发光二极管(OLED)因高对比度、低功耗和柔性等特点成为传统光源的新兴替代品。OLED主要由发光层、电荷注入层和两个电极之间的传输层组成。器件的效率和寿命主要依赖于从电极注入并传输到发光层(EML)的电子和空穴的平衡,控制EML的发光材料电荷注入平衡是非常重要的。为了同时最大化提高蓝光、绿光和红光的器件性能,不仅需要研究各种EML材料,还要开发新的电荷传输材料。然而,在过去的几十年里,科研工作者主要着力研究发光材料和空穴传输材料(HTM),电子传输材料(ETM)方面没有太多的研究进展。理想的ETM应该具有热稳定性高、较深最低未占据轨道和最高位占据轨道(LUMO/HOMO)、高三线态、高电子迁移率等特点。目前,电子传输材料数量和种类较少,而且功能单一,导致器件工作时出现驱动电压偏高、效率不理想、不稳定等问题。基于这些问题我们研究新型的咪唑并[1,2-a]吡啶基团,寻找较优的取代位点用于设计电子传输材料,设计并合成了咪唑并[1,2-a]吡啶直链苯基对位连接螺二芴的SF-Dp1,侧链苯基间位连接的SF-Dp2和侧链苯基对位连接的SF-Dp3。咪唑并[1,2-a]吡啶苯基对位连接的电子迁移率都较高,基于SF-Dp1和SF-Dp3的器件比SF-Dp2器件都可以有效降低驱动电压,SF-Dp1因较深LUMO(-2.85e V),绿色磷光器件三者中亮度衰减至97%寿命最长,高达126 h,而SF-Dp3具备较高三线态(2.75 e V),应用在蓝光器件亮度衰减至97%寿命较长约16 h。尤其是绿色磷光器件,SF-Dp1和SF-Dp3的CE分别是52.0和52.1 lm/W,比SF-Dp2器件提高了约17%。基于咪唑并[1,2-a]吡啶基团直链苯基对位连接的SF-Dp1电子迁移率高和较深LUMO,设计迁移率更高的有机电子传输材料TRZ-PA-Dp和TRZ-PP-Dp,咪唑并[1,2-a]吡啶片段包含咪唑和吡啶单元,是较强的吸电子片段。TRZ-PA-Dp和TRZ-PP-Dp热稳定性较高玻璃化转变温度分别达到了172和146℃,制备器件时可以形成稳定的无定形薄膜。TRZ-PA-Dp和TRZ-PP-Dp有较深LUMO(-2.84 e V),其电子传输迁移率比TPBi高,还因深HOMO兼有阻挡空穴的作用。应用在绿色磷光器件,100 cd/m下TRZ-PA-Dp和TRZ-PP-Dp器件的驱动电压均为2.6 V,比TPBi器件降低了0.6 V,外量子效率(EQE)是17.4%和17.5%,电流效率(CE)分别是63.1和63.5 cd/A,EQE和CE都提高约5%,功率效率(PE)分别是76.6和76.7 lm/W提高约28%。还有较好的器件稳定性,器件寿命高达390 h,约为TPBi器件的5倍。