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与传统的无机光电材料比较,有机光电材料具有一些显著的优点,有望应用于一切无机光电材料的应用领域,并且有望突破无机光电材料自身结构带来的发展瓶颈。
电致发光有机材料(小分子和聚合物)是有机光电材料中引人瞩目的种类。其中电致发光小分子物质已经部分商业化。电致发光聚合物可以使用简单的旋转涂覆、喷墨打印等方法加工高质量的均匀薄膜。聚合物发光二极管技术(PolymericLight-Emitting Diodes,PLED)是目前唯一的实现大面积柔性显示的方法。此外,PLED技术具有耗能少、可以使用低压直流驱动、视角广等特点。因此,电致发光聚合物受到广泛的关注,非常有希望成为下一代的显示材料。
由于缺少能够有效产生饱和白光的聚合物材料,目前的PLED技术都是采用红绿蓝三原色方案。绿光材料和蓝光材料已经可实用化。尽管相关研究非常活跃,可供选择的红光材料依然缺乏。
笔者从分子内能量传递的基本原理出发,将来源广泛的吡咯并吡咯二烷酮(Diketopyrrolopyrrole,DPP)类衍生物作为窄能隙部分引入宽能隙的聚芴主链结构中,实现聚合物的红光发射。
本文对各种单体的合成方法进行了探索,得到较为优化的反应条件,使得反应操作较为简易并且产率较高。我们对Suzuki缩聚反应应用到这一特定类型聚合物的合成时的反应条件进行了经验性的尝试,得到的反应条件能够确保聚合物具有合适的分子量和多分散性。
本文合成共轭程度不同的交替共聚物及DPP结构含量不同的无规共聚物,并且对相关性能进行了全面的表征。所有的聚合物都具有清晰的化学结构、优异的热稳定性能和较好的溶解性能。共轭程度的不同使得交替共聚物的光电性能产生显著的差异;DPP结构含量的逐渐升高能够使无规共聚物的光电性能产生规律性的变化。所有聚合物的电致发光颜色在橙色一红色的范围内。
此外,笔者通过循环伏安法和采用高功函的Al为阴极制作电致发光器件,证实DPP结构是一种很好的电子受体。将DPP结构以适当方式引入聚合物,能够得到在可见光范围内吸收宽泛而强烈的聚合物,对于聚合物光伏电池很有意义。
这些初步的构效关系研究为合理设计此类材料的分子结构提供重要的指导作用。深入的研究将集中于DPP结构的修饰以及聚合物拓扑结构的完善。