荧光主体材料和热激发延迟荧光材料的合成及性能研究

摘要

白光有机发光二极管(White organic light emitting diodes，WOLEDs)是近几年来发展的一种新型的固态光源，因其具有效率高、功耗低、视角广、亮度高、响应速度快、主动发光、超薄超轻以及可柔性化等一系列优点，在照明和平板显示等领域展现了良好的应用和发展前景，引起了研究人员的广泛关注。实现WOLEDs的途径有多种，目前为止最理想和最有希望实现高效率、长寿命WOLEDs的是荧光/磷光杂化途径。但是，此途径对于荧光材料的性能要求条件比较苛刻，要求荧光材料既具有高效的蓝色荧光发光效率，又具有高的三线态能级以便于敏化互补色磷光掺杂材料。
　　另一方面，近年来，利用热激发延迟荧光(Thermally activated delayed fluorescence，TADF)的新型荧光 OLEDs技术受到了科学界的广泛关注，它可以突破传统荧光OLEDs仅有的25%理论内量子效率极限，实现100%的内量子效率。与传统磷光OLEDs相比，这种技术不需要使用重金属掺杂的磷光材料，这样一方面可以避免昂贵重金属的使用，降低器件生产成本；另一方面，由于使用了荧光材料取代磷光材料，有望大幅度提高器件寿命和光谱稳定性。
　　本文研究工作将从以下三个部分来展开：
　　(一)以苯并呋喃吡啶为受体单元，三苯胺为给体单元，通过一个苯环桥连基团连接，合成了一种蓝色荧光小分子主体材料BFP-PTPA。利用1H NMR和质谱等方法确定了化合物结构的正确性。利用热重分析(TGA)对其热稳定性进行研究，测得Td为245℃。根据低温磷光光谱计算得到材料的三线态能级(ET)为2.58eV，通过循环伏安法测得BFP-PTPA的HOMO能级为-5.47eV。以材料BFP-PTPA为主体材料，以橙色PO-01为客体材料，制备了杂化白光器件并观察其性能。当掺杂0.4wt.%PO-01时，器件的最大电流效率、功率效率分别为6.9cd/A，2.7lm/W，色坐标为(0.41，0.45)；掺杂浓度为0.8wt.%时，器件的最大电流效率、功率效率分别为6.8cd/A，1.89lm/W，色坐标为(0.43，0.46)。
　　(二)采取D-π-A的分子结构，合成了两种以砜基为受体单元的蓝色荧光聚合物主体材料PSOTPA和PSOCz，并利用1H NMR和凝胶渗透色谱(GPC)等方法对聚合物进行了结构确定。利用TGA和DSC对聚合物的热稳定性进行了测试，得到PSOTPA和PSOCz的Td和Tg分别为241℃、104℃和278℃、120℃。通过循环伏安法测得PSOTPA和PSOCz的HOMO能级分别为-5.50eV，-5.48eV。由低温磷光光谱计算得到PSOTPA和PSOCz的ET为2.40eV，均高于普通橙色磷光客体材料PO-01(2.21eV)，说明这两种具有D-π-A结构的聚合物可以用作杂化白光器件发光层的主体材料。
　　(三)以含氮杂环三嗪为吸电子基，通过改变给体单元吩噻嗪的个数，合成了三种热激发延迟荧光材料PTZ-TROZ，bis-PTZ-TROZ和tri-PTZ-TROZ。利用1H NMR和质谱等方法对化合物进行了结构确定。利用TGA和DSC对材料的热稳定性进行了测试，Td和Tg分别为328℃、75℃，365℃、94℃和421℃、114℃，根据低温荧光磷光光谱计算得到材料的?EST分别为0.47，0.41和0.33eV，通过循环伏安法测得材料的HOMO能级分别为-5.47、-5.45和-5.43eV。荧光量子产率和荧光寿命的测试结果表明，三种材料均能发射延迟荧光。

目录

声明

主要符号对照表

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 有机电致发光材料的发展历史

1.3 有机电致发光理论

1.4 有机电致发光机理

1.5 荧光/磷光杂化WOLEDs中荧光主体材料概述

1.6 热激发延迟荧光材料概述

1.7 本文的设计思路与主要内容

第2章 实验试剂和测试仪器

2.1 实验试剂

2.2 分析测试所涉及到的仪器

第3章 F/P杂化WOLEDs中蓝色荧光小分子主体材料的合成及性能研究

3.1 引言

3.2 F/P-WOLEDs中蓝色荧光小分子主体材料的合成与结构表征

3.3 蓝色荧光主体材料BFP-PTPA的性能研究

3.4 本章小结

第4章 F/P-WOLEDs中蓝色荧光聚合物主体材料的合成与性能研究

4.1 引言

4.2 F/P-WOLEDs中蓝色荧光聚合物主体材料的合成与结构表征

4.3 PSOTPA和PSOCz的性能研究

4.4 本章小结

第5章 热激发延迟荧光材料的合成及性能研究

5.1 引言

5.2 PTZ-TROZ、bis-PTZ-TROZ、tri-PTZ-TROZ合成与结构表征

5.3 PTZ-TROZ、bis-PTZ-TROZ、tri-PTZ-TROZ的性能研究

5.4 本章小结

第6章 结论

参考文献

附录

个人简历、在学期间发表论文

致谢