卟啉掺杂电致发光器件的发光性能及其发光机理研究

摘要

有机电致发光器件，也叫有机发光二极管(Organiclight-emittingdiodes，OLED)因其具有发光效率高，色彩丰富，驱动电压低，器件结构简单等优点而被誉为“梦幻显示器”，是当今国际平板显示技术研究的热点之一。 掺杂是实现有机电致发光器件全色显示的有效手段。掺杂既可以避免大多数有机发光材料在固态时存在的浓度淬灭，又利用了主体发光材料具有较好的载流子传输能力和较好成膜性的特点。掺杂材料的发光通常是通过主客体材料间的能量传递或掺杂材料对载流子的直接捕获两种机制来实现。对于不同的掺杂器件，其发光机制不同，弄清楚究竟何种发光机制占主导作用，对设计合理的器件结构具有指导意义。 本文以具有优良红色发光性能的卟啉掺杂电致发光器件为研究对象，通过对其光致发光性能，能级结构以及不同结构的发光器件的电致发光的性能进行考察，系统探讨了卟啉作为掺杂材料其器件的电致发光机理。本文的工作围绕卟啉掺杂电致发光器件的性能及发光机理的研究而展开，主要分为四个部分： 首先对有机电致发光器件及掺杂发光器件的机理研究现状进行了简单的介绍。接着，通过选取共催化法合成了五种具有不同链长的四烷基卟啉化合物和多烷基取代四苯基卟啉，所有化合物的结构都通过了UV-Vis、MS、NMR的表征，然后对卟啉化合物的紫外吸收光谱和荧光光谱进行了分析，对光谱性能的差异予以了合理的解释。 第二部分主要根据实验室现有的镀膜机，自行研究设计了制作掺杂型有机电致发光器件的工艺，并对其制作过程进行了详细描述。同时介绍了评定电致发光性能优劣的各项参数的测定方法。 第三部分主要介绍了用循环伏安法来测定有机发光材料的能级结构的方法，并且，利用此方法，对用于本文中用到的各种发光材料以及各种不同结构的卟啉化合物的能带参数进行了测定。 最后设计了不同结构的电致发光器件，通过对其发光性能的考察，再结合对卟啉掺杂系统的电致发光与光致发光的比较和对其掺杂器件的能级结构的分析，推导出载流子捕获机制为卟啉掺杂电致发光器件的发光的主导发光机制。同时，运用此结论，设计了空穴材料共掺杂的电致发光器件，通过性能测定，发现此器件结构具有更优异的发光性能。

目录

文摘

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第1章绪论

1.1引言

1.2有机电致发光器件简介

1.2.1有机电致发光器件发展简史

1.2.2有机电致发光器件的结构

1.2.3用于有机电致发光器件中的材料

1.2.4有机电致发光器件发光机理简介

1.3掺杂电致发光器件及其发光机理简介

1.3.1掺杂电致发光器件简介

1.3.2掺杂电致发光器件中的能量传递机理

1.3.3掺杂电致发光器件中的载流子捕获发光机制

1.3.4掺杂电致发光器件发光机理研究的意义

1.4卟啉掺杂电致发光器件研究现状

1.5本课题研究的目的、意义和内容

第2章Meso-位取代的卟啉化合物的合成及其光谱性能研究

2.1仪器与试剂

2.1.1实验仪器

2.1.2实验试剂

2.2实验部分

2.2.1卟啉化合物的合成

2.2.2卟啉化合物光谱性能的测定

2.3卟啉合成方法讨论与光谱性能研究

2.3.1 Meso-四烷基卟啉合成方法讨论

2.3.2卟啉化合物的光谱性能研究

第3章有机电致发光器件的制备及其发光性能测定

3.1仪器与试剂

3.1.1仪器

3.1.2试剂与材料

3.2有机电致发光器件的制备

3.2.1 8-羟基喹啉铝的合成

3.2.2 ITO导电玻璃的刻蚀和清洗

3.2.3加热器具的处理

3.2.4各功能膜的制备工艺

3.2.5掺杂器件的的制备

3.3有机电致发光器件发光性能测定

3.3.1电致发光光谱

3.3.2发光亮度

3.3.3发光效率

3.3.4发光色度

3.3.5电流-电压、亮度-电压关系

3.4不同结构掺杂器件的电致发光性能

第4章循环伏安法测定发光材料的能带参数

4.1测定原理

4.2实验部分

4.2.1 TBAP(四丁基高氯酸铵)的合成

4.2.2发光材料氧化还原电位的测定

4.3结果与讨论

第5章卟啉掺杂电致发光器件的发光性能及其发光机理研究

5.1卟啉掺杂电致发光器件的发光性能

5.2卟啉掺杂电致发光器件的发光机理分析

5.3卟啉掺杂电致发光器件的发光机理论证

5.3.1卟啉掺杂薄膜的光致发光与其掺杂器件的电致发光性能比较

5.3.2不同掺杂浓度电致发光器件的电流-电压特性分析

5.3.3卟啉掺杂TPD器件的发光性能分析

5.4.4卟啉掺杂的“空穴型”器件的电学特性分析

5.5.5结论

5.4载流子捕获发光机理在卟啉掺杂发光器件中的应用

5.5展望

结论

参考文献

致谢

附录A攻读学位期间所发表的学术论文目录

附录B化合物谱图