苯并咪唑衍生物电子传输材料的合成及在OLED中的应用

摘要

本文以苯并咪唑为核心，以二苯基膦氧基团修饰，设计合成两个高迁移率、醇溶性电子传输材料，二苯基-（4-（1-苯基-苯并咪唑基）苯基）膦氧（pPBIPO）和二苯基-（3,5-双（1-苯基-苯并咪唑基）苯基）膦氧（mBPBIPO），对其结构进行核磁共振谱和高分辨质谱表征。对其紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱、磷光光谱、循环伏安曲线进行测试，研究其光物理性能和电化学性能，计算得到pPBIPO和mBPBIPO的能隙分别为3.54eV和3.59eV，LUMO能级分别为-2.87eV和-2.82eV，HOMO能级均为-6.41eV，三线态能级分别为2.63eV和2.67eV；对其电子传输性能进行研究，得到其零场电子迁移率分别为1.67×10-4cm2·V-1·s-1和2.15×10-4cm2·V-1·s-1；对其DSC曲线的测试，得到两者玻璃化转变温度分别为81℃和110℃；通过XRD和AFM测试，得到其旋涂薄膜的均方根表面粗糙度分别为2.229nm和2.399nm。 将pPBIPO和mBPBIPO作为电子传输材料应用于OLED器件中，制备全溶液绿光PhOLED和蓝光PhOLED。对绿光PhOLED，进行一系列对照实验与器件结构优化，以pPBIPO和mBPBIPO作为电子传输层、PEDOT∶PSS作为空穴注入层的器件，最大电流效率均达25cd·A-1，启亮电压为4.0V；引入PVK作为空穴传输层，以mBPBIPO作为电子传输层的OLED器件，最大电流效率达38.43cd·A-1，启亮电压低至2.9V。类似于绿光PhOLED研究过程，蓝光PhOLED经过器件结构优化，器件电流效率最终达4.57cd·A-1。 以pPBIPO和mBPBIPO作为N型材料，以NPB作为P型材料，制备平面P-N结型深蓝光OLED器件，启亮电压低至2.8V和3.1V，电流效率达2.32cd·A-1和1.99cd·A-1，与普通激基缔合物型OLED相比，此平面P-N结型OLED器件具有更低的启亮电压、更高的器件效率，为深蓝光OLED器件发展提供新思路。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 有机电致发光简介

1.1.1 有机电致发光器件结构与工作原理

1.1.2 有机电致发光主要性能参数

1.1.3 磷光和荧光OLED

1.2 电子传输材料简介

1.2.1 噁二唑衍生物

1.2.2 吡啶衍生物

1.2.3 八羟基喹啉铝

1.2.4 TPBI

1.2.5 邻菲罗啉衍生物

1.3 全溶液法OLED器件简介

1.4 平面P-N结型OLED器件简介

1.5 本论文研究内容

1.5.1 分子设计

1.5.2 研究内容

第2章 苯并咪唑衍生物电子传输材料的合成及表征

2.1 实验原料与方法

2.1.1 实验试剂与原料

2.1.2 主要实验仪器

2.1.3 实验方法

2.2 目标产物PBIPO的合成与表征

2.2.1 pPBIPO的合成与表征

2.2.2 mBPBIPO 的合成与表征

2.3 本章小结

第3章 苯并咪唑衍生物电子传输材料的性能研究

3.1 引言

3.2 实验试剂及仪器

3.2.1 主要原料与试剂

3.2.2 主要实验仪器

3.3 pPBIPO和mBPBIPO光物理性能研究

3.3.1 紫外-可见吸收光谱

3.3.2 荧光、磷光发射光谱

3.4 电化学性能研究

3.5 热稳定性研究

3.6 电子传输性能研究

3.7 薄膜稳定性研究

3.8 本章小结

第4章 OLED器件制备与研究

4.1 全溶液法OLED器件制备与研究

4.1.1 引言

4.1.2 实验原料与方法

4.1.3 材料醇溶性研究

4.1.4 全溶液法磷光OLED器件制备

4.2 平面P-N结型OLED器件制备与研究

4.2.1 引言

4.2.2 实验原料与方法

4.2.3 NPB：PBIPO激基缔合物性质研究

4.2.4 P-N结型深蓝光OLED器件制备与研究

4.3 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

附录

致谢