D-A-D/D-σ-A型热激活延迟荧光材料的设计合成与性能研究

来源 :陕西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tiefer34
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有机发光二极管(OLED)具有薄轻、柔性好、视野宽、响应灵敏、能耗低等特性,获得了众多研究者的青睐,成为了该领域的研究热点。如何最大程度地提高外部量子效率(EQE)和最小化OLED的功耗仍然是OLED技术广泛渗透到我们日常生活中的最具挑战性的问题之一。从这个角度来看,最优解是在OLED中实现100%内部量子效率(IQE)。含贵金属的磷光材料已经取得了第一个重大成功,因为它们可以利用单重态与三重态激子有效的自旋-轨道耦合实现100%IQE。但是,它们在商用OLED中因其高成本而被限制。因此,利用无金属分子结构可能达到100%IQE的独特能力已使热激活延迟荧光(TADF)材料成为磷光材料的可行替代方案。本论文以吡嗪菲和三苯基三嗪为受体单元,吖啶、咔唑及其衍生物为供体单元,通过调整取代基的结构与连接方式,合成出新的D-A-D型和D-σ-A型TADF材料,并对这些新合成的材料进行结构表征、热学性能、光物理性能、电化学性能以及器件性能的研究。第一章优先讲述了有机电致发光二极管的发展背景、工作原理、发光类型、器件结构、性能指标以及材料种类;其次概述了热激活性延迟荧光材料的发展背景、发光机制、关键参数、分子设计原则以及材料类型;最后是对本论文的研究内容进行简单阐述。第二章以9,9-二甲基吖啶为供体单元,以二苯并吩嗪-11,12-二甲腈为受体单元,通过Buchwald-Hartwig偶联反应,合成了两种D-A-D型TADF材料3,6-DMAC-CNBPz和2,7-DMAC-CNBPz,并对这两种材料的热学性能、光物理性能、电化学性能以及器件性能进行了研究。3,6-DMAC-CNBPz和2,7-DMAC-CNBPz的分解温度在300℃左右,玻璃化温度在175℃左右,表明这两种材料的稳定性较好。3,6-DMAC-CNBPz的发光峰值为703nm,2,7-DMAC-CNBPz的发光峰值为689 nm。将这两种材料作为客体材料应用到OLED器件中,以3,6-DMAC-CNBPz材料制备的器件整体性能较好,其启亮电压为2.9 V,当电压加到12.0 V时,器件的亮度、电流效率和功率效率均达到最大值,分别为1117 cd/m~2,7.6 cd/A,7.4 lm/W,外量子效率(EQE)为7.0%,发光峰值波长为658 nm。第三章引入CNBPz作为受体单元,3,6-二苯基咔唑为供体单元,通过Buchwald-Hartwig偶联反应,合成了两种D-A-D型TADF材料3,6-Ph-Cz-CNBPz和2,7-Ph-Cz-CNBPz,并对这两种材料的热学性能、光物理性能、电化学性能以及器件性能进行了研究。3,6-Ph-Cz-CNBPz和2,7-Ph-Cz-CNBPz的分解温度在300℃左右,无明显的玻璃化转变温度,表明这两种材料的稳定性较好。3,6-Ph-Cz-CNBPz的发光峰值为576 nm,2,7-Ph-Cz-CNBPz的发光峰值为465 nm。将这两种材料作为客体材料应用到OLED器件中,以3,6-Ph-Cz-CNBPz材料制备的器件性能较为优异,其启亮电压为3.3 V,当电压加到12.0 V时,器件的亮度、电流效率和功率效率均达到最大值,分别为2804 cd/m~2,7.3 cd/A,7.2 lm/W,EQE为5.0%,发光峰值波长为616 nm。第四章利用硫(S)原子作桥,三苯基三嗪为受体单元,咔唑(Cz)和3,6-二叔丁基咔唑(t Bu Cz)为供体单元,合成了四种D-σ-A型TADF材料Trz-S-Cz,Trz-S-t Bu Cz,Trz-SO2-Cz,Trz-SO2-t Bu Cz,并对这四种材料的热学性能、光物理性能、电化学性能以及器件性能进行了研究。Trz-S-Cz,Trz-S-t Bu Cz,Trz-SO2-Cz和Trz-SO2-t Bu Cz的分解温度在400℃左右,玻璃化转变温度在300℃左右,表明这四种材料的稳定性较好。Trz-S-Cz,Trz-S-t Bu Cz,Trz-SO2-Cz和Trz-SO2-t Bu Cz的发光峰值分别为438 nm、455 nm、433 nm、457nm。将这四种材料作为客体材料应用到OLED器件中,以Trz-SO2-Cz材料制备出的器件性能最佳。其启亮电压为3.1 V,当电压加到8.0 V时,器件的亮度、电流效率和功率效率均达到最大值,分别为1919 cd/m~2,17.5 cd/A,18.1 lm/W,EQE为6.4%,发光峰值波长为496 nm。第五章概括了本论文的三个研究内容,并期盼着该研究领域的未来。
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