热交联三苯胺类空穴传输材料的合成、性能及在OLED中的应用

摘要

本文设计合成了以三苯胺和四苯基联苯二胺为核心、以乙烯基为活性基团的三(4-乙烯基苯基)胺（V-TPA）、N,N-二(苯基)-N'N'-二(乙烯基苯基)-1,1'-二苯基-4,4'-二胺（V-p-TPD）和N,N,N',N'-四(对乙烯基基苯基)-1,1'-二苯基-4,4'二胺（V-TPD）空穴传输型热交联单体。目标产物在四氢呋喃、氯苯和甲苯等中均有良好的溶解性。利用质谱和核磁共振谱对中间体和目标产物的结构进行了表征。 空穴传输单体发生交联反应的温度与其热性能紧密相关。差示扫描量热分析表明，三种空穴传输单体均在150℃左右存在较强的放热峰，说明在此温度下可发生交联反应。通过测试不同条件下制备的交联薄膜对常用溶剂（氯苯、四氢呋喃、甲苯等）的抵抗性，确定了三种单体完全交联的条件：V-TPA与V-p-TPD150℃真空交联0.5h；V-TPD160℃真空交联0.5h，获得了具有优异耐溶剂性能的空穴传输薄膜。交联前后的紫外-可见光谱表明交联过程不影响化合物的光物理性质。电化学研究表明化合物的HOMO能级均在-5.20eV左右，可以作为空穴传输材料应用于电致发光器件。对交联薄膜表面形貌和结晶行为的研究表明，交联薄膜均方根粗糙度低于0.5nm，具有很好的平整性和形貌稳定性，高温退火条件下依然可以保持很好的无定形态。通过空间电荷限制电流法研究了交联薄膜载流子传输性质，三种交联薄膜空穴迁移率均在10-5cm2·V-1·s-1量级，具有优异的空穴传输性能。 以V-p-TPD为单体，采用旋涂法制备空穴传输单体涂层，干燥后在150℃下交联得到空穴传输层的方法制备无掺杂荧光OLED器件。以蒸镀Alq3为发光层的双层器件ITO/HTM/Alq3/CsF/Al表现了比蒸镀TPD薄膜的器件更低的启亮电压（3.6V），更高的发光亮度（12109cd/m2）和更高的电流效率（5.50cd/A），且随着工作电压的升高，电致发光光谱保持稳定；以旋涂PF-BT8为发光层的全溶液器件ITO/PEDOT/HTM/PF-BT8/CsF/Al，采用交联型空穴传输层的器件最大电流效率为4.12cd/A，三倍于不含空穴传输层的器件效率。研究结果表明热交联空穴传输单体分子在有机电致发光器件、尤其是全溶液工艺器件的制备中具有优异的工艺稳定性和器件适用性能。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 有机电致发光简介

1.2.1 有机电致发光概况

1.2.2 有机电致发光器件结构与工作原理

1.2.3 有机电致发光器件的性能参数

1.3 有机电致发光半导体薄膜

1.3.1 蒸镀法成膜

1.3.2 溶液法成膜

1.4 交联空穴传输单体分子的种类

1.4.1 以氧杂环丁烷为交联基团

1.4.2 以苯乙烯基为交联基团

1.4.3 以不饱和酸酯为交联基团

1.4.4 其他交联基团

1.5 论文的提出和研究内容

1.5.1 论文的提出

1.5.2 研究内容

第2章 空穴传输材料的合成与表征

2.1 引言

2.2 主要原料与试剂

2.3 主要试验仪器

2.4 热交联空穴传输单体分子的合成

2.4.1 醛基化合物的合成

2.4.2目标化合物的合成

2.5结果与讨论

2.5.1 醛基中间体的合成与结构表征

2.5.2 热交联空穴传输单体的合成与结构表征

2.6 本章小结

第3章 热交联空穴传输材料的性能研究与应用

3.1 引言

3.2 热性能

3.3 光物理性能

3.3.1 紫外-可见吸收光谱

3.3.2 交联工艺与薄膜溶剂抵抗性

3.4 电化学性能

3.5 薄膜性质

3.5.1 交联薄膜的薄膜形貌

3.5.2 交联薄膜的结晶行为

3.5.3 交联薄膜的聚合物网络结构

3.6 载流子传输性质

3.6.1 空间电荷限制电流法的器件结构设计

3.6.2 交联薄膜的空穴迁移率

3.7 溶液法电致发光器件的应用

3.7.1 蒸镀发光层的电致发光器件

3.7.2 旋涂发光层的电致发光器件

3.8 本章小结

第4章 结论与展望

4.1 结论

4.2 未来展望

参考文献

发表论文和参与科研情况说明

致谢