【摘 要】
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有机发光二极管(Organic light-emitting diodes,OLEDs)作为新一代显示和照明技术,已展现出极大的应用前景,而目前制约OLEDs显示技术发展最关键的因素之一是缺乏综合性能优异的蓝光材料。本文以蓝光材料载流子注入/迁移的问题为着眼点,通过合理的分子结构设计实现了具有高且平衡载流子迁移率的蓝光分子和高效率低滚降的蓝光OLED。具体研究内容如下:1.基于咔唑衍生物和三苯胺为
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有机发光二极管(Organic light-emitting diodes,OLEDs)作为新一代显示和照明技术,已展现出极大的应用前景,而目前制约OLEDs显示技术发展最关键的因素之一是缺乏综合性能优异的蓝光材料。本文以蓝光材料载流子注入/迁移的问题为着眼点,通过合理的分子结构设计实现了具有高且平衡载流子迁移率的蓝光分子和高效率低滚降的蓝光OLED。具体研究内容如下:1.基于咔唑衍生物和三苯胺为给体(D),噁二唑为受体(A),设计并合成了三个给受体(D-A)型蓝光分子:9-PCZOXZ、3-PCZOXZ和TPAOXZ。通过光物理性质测试,三个分子表现出逐渐红移的特征,且有80%以上的高固态荧光量子效率。9-PCZOXZ和3-PCZOXZ的非掺杂器件中色纯度高,其国际照明委员会(Commission Internationale de l Eclairage,CIE)坐标为(0.157,0.076)、(0.155,0.073)。三个分子的电子迁移率在10-5~10-4 cm2 V-1 s-1之间,比空穴迁移率高3个数量级。该部分工作不仅系统地探究了不同给体对蓝光材料光电性质的具体影响,还提出了具有平面型结构的噁二唑受体单元有利于提高材料的电子迁移率的特性。2.基于相同给受体单元,引入芴共轭桥设计并合成了三个D-π-A型蓝光分子:9-PCZCFOXZ、3-PCZCFOXZ和TPACFOXZ,并制备了其非掺杂结构OLED器件。与D-A型类似物相比,D-π-A型材料具有更高的电致发光效率与更好的光色,其中9-PCZCFOXZ和3-PCZCFOXZ保持了高色纯度,其CIE坐标分别为(0.154,0.076)、(0.149,0.109)。3-PCZCFOXZ和TPACFOXZ的最大外量子效率(external quantum efficiency,EQE)分别为8.5%和9.8%,且在1000 cd m-2的亮度下均未表现出效率滚降,该结果在同类非掺杂蓝光器件中处于国际领先水平。研究发现:芴桥的引入具有双重功能作用,既可以形成杂化局域电荷转移激发态(HLCT态),赋予蓝光分子较高的荧光效率,又可以调控分子间的堆积模式,提高/平衡载流子迁移率。通过调控给体的种类和键接位置,可以实现蓝光分子的空穴迁移率逐渐提高并达到平衡(TPACFOXZ:空穴迁移率为5.60×10-5 cm2V-1 s-1,电子迁移率为6.60×10-5 cm2 V-1 s-1)和光色的调控(深蓝光到蓝光发射)。该工作通过引入芴共轭桥,精准调控了载流子迁移率,解决了蓝光本征的宽带隙与高载流子迁移/注入之间的矛盾,揭示了芴桥在D-π-A型分子蓝光分子设计中有极大的潜在优势,为发展综合性能优异的蓝光材料和非掺杂蓝光OLED提供了新的材料体系和分子设计思想。
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