基于PVK的新型π-堆积聚合物半导体材料的合成及光电性质研究

摘要

聚合物半导体材料因具有可以实现低成本溶液加工的优势而推进了光电子器件的发展和商业化应用。与传统的共轭聚合物不同，π-堆积聚合物具有独特的载流子传输通道，而被应用于有机光电子领域。PVK是经典的π-堆积聚合物，具有独特的分子构象、较高的三线态能级和良好的空穴传输性能，而被广泛用作蓝色电致磷光器件的主体材料和有机存储材料。为了进一步改善材料的稳定性及拓展π-堆积聚合物的应用领域，我们在组内工作基础上，通过位阻和电子结构对PVK进行功能性修饰，设计合成了一系列基于PVK的新型π-堆积聚合物，对其热力学、光物理及电化学等性质进行了研究，并应用于蓝色磷光器件和晶体管存储器件，主要研究结果如下两大类：
　　第一，PVK是优异的聚合物主体材料，但是由于咔唑基团3,6-位的高度活性，使其在紫外光和电场刺激下，容易发生老化降解，这可能会导致器件的本征衰减。我们采用双位阻封端策略，设计合成具哑铃型刚性PVKDPF，不仅保持高的三线态能级和合适的HOMO、LUMO能级，且大大提高了材料的热力学、光化学、电化学和形貌稳定性。应用于蓝色磷光原型器件，得到良好的器件性能，电流效率和功率效率分别达17.3 cd A?1和9.0 lm W?1。
　　第二，PVK具有好的成膜性和宽的带隙，应用于晶体管存储器的绝缘层和半导体层之间，可显著改善界面形貌，相比无PVK修饰的器件，迁移率大大提高。但是器件的稳定性不是很好，尤其是擦除态的维持稳定性。我们将吸电子基团磷氧和氰基通过sp3杂化碳的芴基链接到PVK骨架上，设计合成了刚性p-n结构π-堆积聚合物PVKFPO、PVKFDPO和PVKDCNPPF。通过TGA、DSC、UV、PL、CV等测试研究了他们热力学、光物理和电化学等性质，应用于晶体管存储器件中，有效改善了器件的稳定性，尤其是氰基的引入，不仅显著抑制了擦除态的衰减，保持电流开关比不低于105，还可以实现双向存储及多阶存储。

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专用术语注释表

第一章 绪论

1.1聚合物磷光主体材料概述

1.2聚合物电介体材料概述

第二章 相关背景知识介绍

2.1π-堆积聚合物PVK的研究进展

2.2主体材料的重要性及基于PVK的PLEDs研究进展

2.3聚合物介电材料在晶体管存储器件中的应用

2.4器件结构、工作原理和性能参数

2.5本论文设计思想

第三章 9-苯基芴双封端功能化PVK主体材料的合成及光电性质研究

3.1引言

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.4本章小结

第四章 磷氧功能化PVK聚合物介电材料的合成及晶体管存储器件

4.1引言

4.2实验部分

4.3结果与讨论

4.4基于PVKFPO和PVKFDPO介电体的晶体管存储器件应用

4.5本章小结

第五章 氰基功能化PVK聚合物介电材料的合成及晶体管存储器件

5.1引言

5.2实验部分

5.3结果与讨论

5.4基于PVKDCNPPF介电体的晶体管存储器件研究

5.5本章小结

第六章 总结与展望

总结：

展望：

参考文献

附录1 部分化合物的 NMR图

附录2 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢