有机磷光聚合物材料的合成及其光电性能研究

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本学位论文综述了有机/聚合物电致发光材料的发展历程、产业化进程与现状,重点介绍了有机聚合物磷光材料的研究进展。目前,有机小分子磷光器件已经实现了高效发光,但这些磷光器件的最大外量子效率大都在较低的电流密度下获得,随电流密度增加,发光效率存在着下降趋势,同时磷光器件在长期使用过程中存在相分离问题,导致器件寿命下降,严重制约了它在O/PLEDs中的实际应用;将磷光配合物连接到聚合物主链或侧链上制备的电磷光聚合物,具有合成方法简单、易于分子设计、发光颜色易调,且器件制作工艺简单,在高电流密度下具有较好的稳定性,因此在设计和制备固态照明和全色显示所需的高效白光聚合物等领域有着非常重要的应用前景。但目前这类磷光聚合物器件的效率仍然较低。针对上述问题,本论文主要开展了有机磷光聚合物材料的合成及光电性能研究:利用核磁共振、元素分析和红外光谱等手段对所合成的化合物的结构进行了表征,并利用紫外吸收光谱、荧光光谱、热重分析、循环伏安法和Instaspec 4 CCD光谱仪等研究了所合成的有机磷光聚合物的光物理性质、热稳定性能、电化学性质及电致发光性能。本论文的主要研究内容如下:(1)通过芴单元将基于苯基异喹啉的红光铱配合物引入到聚芴侧链,同时在聚芴主链分别引入具有电子传输特性的噁二唑、空穴传输特性的咔唑和良好热稳定性和溶解性能的苯单元,设计合成了三类新型红色侧链型共轭聚合物电致磷光材料(PFOXDIrpiq, PFCzIrpiq, PFPhIrpiq)。研究了这些磷光聚合物材料的电致发光性能,考察了载流子传输基团和磷光铱配合物含量对聚合物材料的光物理、电化学和热稳定性能的影响。对于聚合物PFOXDIrpiq,当磷光铱配合物的摩尔含量为3 %时,结构为ITO//PEDOT:PSS (50 nm)// PFOXDIrpiq0.03 (80 nm)//LiF (0.5 nm)/Al (150 nm)的器件获得最大亮度和最大电流效率,分别为1125 cd/m2和1.2 cd/A。(2)通过芴单元同时将具有电子传输特性的噁二唑和空穴传输特性的咔唑引入到聚芴的侧链上,将磷光团引入聚合物的末端,设计合成了一类新型含双极传输功能基的末端型磷光聚合物材料。研究了这类磷光聚合物的光物理、电化学和电致发光性能,器件结构为ITO/PEDOT /PVK /C2 /CsF /Al的最大发光亮度为692 cd/m2,最高电流效率为0.48 cd/A。(3)通过芴单元同时将噁二唑单元、咔唑单元和磷光体引入到聚芴主链的侧链上,设计合成了一类含双极传输功能基的侧链型磷光聚合物材料。研究了这类磷光聚合物材料的电致发光性能,考察了载流子传输基团和磷光铱配合物含量对聚合物材料的光物理、电化学和热稳定性能的影响。当磷光铱配合物的摩尔含量为12.5 %时,结构为ITO/PEDOT (40 nm)/PVK (40 nm)/P4 (80 nm)/CsF (4 nm) /Al (120 nm)的器件获得最大亮度和最大外量子效率,分别为3068 cd/m2和0.48 %,其色坐标CIEx,y值为(0.44, 0.52)。
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