低温交联空穴传输材料在QLED中的应用研究

来源 :上海大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bitdefender2009
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量子点发光二极管(Quantum dot light-emitting diodes,QLEDs)具有优异的电致发光性能和可溶液加工制备的优势,被认为是可实现大面积和低成本的下一代最佳显示技术之一。空穴传输材料(hole transport materials,HTMs)的交联策略已被广泛研究并应用于各种光电设备中,这主要由于其优异的耐溶剂性和热稳定性。更重要的是,通过精确的分子设计能够对可交联HTMs的能级和电荷迁移率进行调控,为探索和筛选高效HTMs提供了巨大的机会。然而,当前报道的大多数热交联HTMs都具有很高的交联温度,并且所制备量子点发光器件外量子效率(external quantum efficiency,EQE)远低于基于传统HTMs获得的最高值。因此,我们将从交联材料的分子设计和制备工艺这两方面来研究如何获得高性能的低温交联HTMs。在本论文中,我们设计合成了两种交联空穴传输材料DV-SFCZ和DV-FLCZ。两种交联分子主要区别在于DV-SFCZ和DV-FLCZ的中间核上的取代基分别为螺芴和二甲基。通过表征这两个HTMs的基本光电性能、成膜形貌和相应的器件性能,研究了材料的中心位阻对材料性能的影响。DV-FLCZ的交联温度仅为140℃,非常接近传统小分子空穴传输材料的退火温度(约150℃),而DV-SFCZ交联温度则高达250℃。此外,DV-FLCZ显示出更优异的空穴传输性能,主要归因于其较小的中心位阻带来的更紧密的分子堆积。鉴于QDs的HOMO能级较深,DV-FLCZ的-5.7 e V的深HOMO能级,有利于将空穴注入QDs层。以DV-FLCZ作为HTL的红色、绿色和蓝色三色QLED分别实现了20.5%,16.6%和8.5%的最大EQE,这是目前已知仅使用交联HTMs的最高值。本工作说明了降低HTMs的中心空间位阻可以降低交联温度并增强空穴传输能力。此外,通过降低PEDOT:PSS、量子点和交联HTMs之间的能级势垒,促进电荷注入平衡,从而可以有效提高器件性能。基于光交联材料作为空穴传输层的器件,由于引发剂残留容易导致其器件稳定性降低。热交联材料的交联温度与其分子结构密切相关,设计交联材料往往需要考虑分子结构对交联温度的影响,在一定程度上增加了分子设计的难度。通过光热协同的方式,即在进行热交联的同时,用一定的紫外光辅助交联,可以大大降低交联材料交联温度并减少交联时间。本论文对DV-FLCZ采用光热协同方法进行交联,系统研究了不同紫外光功率对交联HTMs交联温度、薄膜质量及其器件性能的影响。采用365 nm紫外光辅助,100 m W/cm~2光照强度,DV-FLCZ在100℃,20 min即可实现完全交联。通过光热协同交联的DV-FLCZ薄膜形貌与仅使用热交联制备的薄膜相近,器件性能也基本相近。为了验证光热协同对苯乙烯基型热交联材料的普适性,对已经报道过的交联分子CBP-V和DV-FLBC同样采用了光热协同方式进行交联。在同等光照条件下,与热交联相同的交联时间,CBP-V和DV-FLBC的交联温度分别降低了50℃,和100℃。此部分工作说明光热协同策略可以有效降低苯乙烯基型交联HTMs的交联温度,为将来QLED产业化奠定良好的工艺基础。
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