新型均三嗪咔唑类双极性电致发光材料的合成与性能研究

摘要

自柯达公司和剑桥大学在有机发光二极管(OLED)的开创性工作以来，OLED已经得到了工商界和科学界的广泛关注，其在平板显示和固态照明方面有着巨大的应用潜力，并有望成为下一代平板显示技术。发光材料是OLED中重要的组成部分，相对于红光和绿光材料，蓝光材料的性能还有待进一步提高。目前，蓝光材料还存在着色纯度不高，效率低等诸多问题。
　　本文以均三嗪为电子受体，3,6-二叔丁基-咔唑为电子给体，合成3种新型电致发光材料，9,9’,9”-(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基)三(3,6-二叔丁基-咔唑)(TazTCz)、9,9’-(6-苯基-1,3,5-三嗪-2,4-二基)二(3,6-二叔丁基-咔唑)(PhTazDCz)和9-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-3,6-二叔丁基-咔唑(DPhTazCz)。结合量子化学计算，探讨不同的给体/受体比例对材料光电性能的影响。通过在分子中引入给体基团和受体基团实现了材料的双极性传输性质，同时也提高了小分子成膜能力和拓宽了其应用范围。利用氢核磁图谱(1H NMR)、碳核磁图谱(13C NMR)和质谱(MS)对3种目标化合物及中间体进行了结构表征。
　　对目标化合物进行光物理性质、电化学性质、热性质和载流子传输性质的研究，结合量子化学计算探讨化合物结构-性能的关系。研究表明随着均三嗪环周围苯环个数的增加，分子的平面性和共轭程度增加，导致发光光谱红移，荧光量子产率增加。而且化合物展现出明显的溶剂化效应，符合Lippert-Mataga方程。化合物的三线态能级(ET)在2.84-2.86 eV，说明化合物可以作为蓝光磷光主体材料。化合物的热稳定性优良，热分解温度(Td)在341~462℃。它们的HOMO能级大致相同(-5.89--5.85eV)，具有较宽的光学带隙(3.05-3.47 eV)。化合物的空穴迁移率在1.04×10-6~1.20×10-5 cm2V-1s-1，电子迁移率在1.46×10-6~5.83×10-6 cm2V-1s-1，随着均三嗪环周围苯环个数的增加，化合物展现出明显的双极性传输性质。
　　利用旋涂法制备了固态薄膜，分析了薄膜的结晶性质和表面形貌，结果表明TazTCz和PhTazDCz具有良好的成膜性，叔丁基的增加对改善小分子的成膜性效果显著。TazTCz的单晶结构表明了分子呈现扭曲的“螺旋桨状”结构，有利于抑制分子间的密堆积，形成无定形态薄膜。
　　将化合物作为主体材料应用在磷光器件中，二(4,6-二氟苯基吡啶-N, C2’)吡啶甲酰合铱(FIrpic)作为发光材料，由于PhTazDCz与DPhTazCz具有平衡的载流子迁移率，器件展现轻微的“效率滚降”。以TazTCz作为发光材料，采用旋涂法制备发光层，制作的非掺杂荧光器件CIE(0.16，0.08)，比较接近美国国家电视标准委员会(NTSC)的饱和蓝色坐标(0.14，0.08)。

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第一章 文献综述

1.1 蓝光材料

1.2 绿光材料

1.3 红光材料

1.4 论文的分子设计及研究内容

第二章 实验方法

2.1 主要原料与试剂

2.2 主要实验仪器

2.3 表征及测试方法

第三章 结果与讨论

3.1 前言

3.2 化合物的合成与单晶结构

3.3 光物理性质

3.4 热性质

3.5 电化学性质

3.6 薄膜的结晶性质与形貌

3.7 载流子传输性质

3.8 电致发光性质

3.9 本章小结

第四章 结论和展望

4.1 结论

4.2 展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

附录

致谢