基于硼氮骨架的窄谱带高效有机电致发光材料

来源 :吉林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bazzi89
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
基于有机电致发光器件(OLED:Organic Light-Emitting Device)的显示技术由于具有柔性超薄、主动发光、色彩逼真等特点在当今与未来显示技术领域占有举足轻重的地位。国际电信联盟(ITU:International Telecommunication Union)推出了显示器的B.T.2020(Broadcast Television 2020)色纯度和色域标准,要求能够完美真实再现世界范围内的所有真实颜色。发展满足B.T.2020要求的OLED显示技术成为该科学技术领域亟待解决的关键问题。决定OLED显示技术能够展示高色纯度与宽色域的关键在于有机电致发光材料。因此,开发能够满足B.T.2020要求的窄谱带发射的有机电致发光材料是突破OLED显示器现有色纯度和色域技术瓶颈的核心。目前,绝大多数高效率有机电致发光材料属于磷光金属配合物或者热活化延迟荧光(TADF:Thermally Activated Delayed Fluorescence)有机化合物,它们普遍具有电荷转移激发态特性,而且其能量分布区域普遍较宽,从而导致发射谱带较宽,色纯度较低,这对实际应用非常不利。最近国际上报道了一些基于硼氮多重共振(MR:Multiple Resonance)骨架的发光材料,其具有窄半峰宽(FWHM:Full-Width at Half-Maximum)和高色纯度,备受关注。目前,人们基于硼氮骨架已经设计合成了一些窄谱带蓝光电致发光材料,其具有非常优异的色纯度和效率;但是,基于硼氮骨架构筑窄谱带绿光及红光材料遇到了较大的困难,主要原因在于含有硼氮骨架的共轭程度变大后,多重共振结构会被破坏,发射光谱会变宽。因此,基于硼氮骨架发展具有长波长窄谱带发射性质的材料遇到了挑战。基于此,本论文以硼氮骨架为核心,通过合理分子设计,构筑了一系列长波长窄谱带高效有机电致发光材料,主要研究内容如下:在第二章中,为了构筑绿光材料,作者首先将二苯胺配体用叔丁基咔唑配体替换增大共轭,得到分子DtCzB(叔丁基的引入可以增加分子的溶解性);然后又在咔唑骨架外围引入(叔丁基)苯基继续增大共轭,得到分子Dt Ph Cz B。理论计算表明HOMO–LUMO能隙逐渐减小,甲苯溶液中DtCzB是天蓝光发射,而Dt Ph Cz B由于共轭进一步增大发射红移到绿光区域,半峰宽仅有21 nm,荧光量子产率高达97%,仍然保持多重共振TADF的特性。以m CBP作为主体材料,Dt Ph Cz B作为发光材料制备的电致发光器件可以实现最大发射波长为504 nm,半峰宽为34 nm的绿光发射,最大外量子效率达到23.4%,但是效率滚降非常严重。为了解决这个问题,作者利用高效激基复合物TCTA:PIM-TRZ作为共主体材料,在Dt Ph Cz B掺杂浓度为2 wt%时实现了25.5%的最大外量子效率,效率滚降大幅度降低。器件色纯度比较优异,CIE色坐标为(0.25,0.65)。在第三章中,为了进一步构筑长波长发光材料,作者将硼氮多重共振结构与给—受体结构融合,提出了基于前线分子轨道工程构建电荷转移激发态的材料设计策略。通过在硼氮共振母核BNCz的HOMO布居的原子连接辅助电子给体叔丁基咔唑,设计合成了m-Cz-BNCz分子。理论计算表明,与母体分子BNCz相比,目标分子m-Cz-BNCz的HOMO能级显著增加,而LUMO能级基本不变,从而导致发射红移。辅助给体Dt Bu Cz取代会和母体分子BNCz之间产生大的空间位阻,因此,目标分子m-Cz-BNCz完美结合了高度扭曲给—受体结构和多重共振结构,可以协同实现红移和窄谱带发射。以分子m-Cz-BNCz作为发光材料制备的电致发光器件在掺杂浓度为3wt%时具有最佳CIE色坐标(0.23,0.69),最大外量子效率可达27.0%。m-Cz-BNCz高度扭曲的分子结构可以有效地抑制高掺杂浓度下的发射猝灭,在1-50 wt%的掺杂浓度范围内所制备的器件不仅都具有26.8%以上的最大外量子效率,还都具有较小的效率滚降。在第四章中,作者延续了基于前线分子轨道工程构建电荷转移激发态的材料设计策略。在分子合成上,首先选择母体分子DtCzB作为原始骨架,将其直接功能化得到一个关键性的构筑砌块,即硼氮硼酯中间体。然后,只需一步简单的Suzuki偶联反应就可以引入各种各样的功能团,从而构建多种多样的高色纯度高效率发光材料。作者在其外围连接含有三嗪和嘧啶衍生物的吸电子基团,构建了一系列高效的窄谱带绿光TADF分子。其中,基于DtCzB-TPTRZ分子作为电致发光材料制备的电致发光器件具有纯绿光发射,CIE色坐标为(0.23,0.68),最大外部量子效率为30.6%,以及相对较低的效率滚降。在第五章中,作者在硼氮硼酯中间体基础上,引入手性基团八氢联萘酚,开发了两对绿光圆偏振多重共振TADF对映体,(R/S)-OBN-2CN-BN和(R/S)-OBN-4CN-BN。基于对映体(R/S)-OBN-2CN-BN和(R/S)-OBN-4CN-BN制备的电致发光器件器件具有纯绿光发射,半峰宽分别为30和33 nm,最大外量子效率分别为29.4%和24.5%。器件还具有圆偏振电致发光,不对称因子分别为+1.43×10-3/-1.27×10-3和+4.60×10-4/-4.76×10-4。圆偏振光可以减少眩光和提高对比度,结合窄谱带发射的优势,有利于未来直接实现3D和宽色域显示。
其他文献
高速发展的消费电子与电动汽车产业呼唤着新一代高效且廉价的储能器件。在一众金属元素之中,铝金属作为地壳中储量最高的金属元素,在廉价的同时还具有较高的质量比容量(2980 mAh g-1)与极高的体积比容量(8040 mAh cm-3),被认为是新型储能电池的理想负极材料之一。与此同时,硫元素作为电池正极材料时也有着高容量与低价格的特点。以金属铝作为负极、硫作为正极的铝硫二次电池体系具有1.23 V的
私人理财逐渐成为银行获取客户信任的主要业务模式,并且能给城镇网点带来很大的收益,但乡村网点(亦称支行)对不同人群进行针对性理财产品服务的能力不足,支行从业人员往往只是对理财产品采用简单的销售模式,整个业务过程很难落实银行和个人需要承担的责任与义务。因此,对于基层银行网点来说,理财产品的销售方式是决定客户购买的最重要原因。A银行安徽省银行天长城北支行理财服务模式经历了成立期、过渡期、问题发现与解决期
研究背景:因严重创伤、骨肿瘤切除和骨髓炎清创术后出现的长管骨大段骨缺损一直以来是骨科领域治疗的难点。长管骨大段骨缺损导致的骨不连和其他并发症往往会造成肢体残疾等严重后果,给患者造成巨大的痛苦和沉重的经济负担。目前临床治疗长管骨大段骨缺损的手段中,自体骨移植仍是金标准。但在骨缺损范围较大的情况时,由于自体骨的来源有限,往往难以获得足够的移植骨,而且大量的自体取骨常会出现许多并发症,包括神经和血管损伤
近年来,随着5G移动通信、智能家居、智慧城市等新兴应用场景的迅猛发展,高集成、低成本、高效率的硅基无线发射系统已成为现代无线传输与通信系统的核心部件。但随着应用场景对更高输出功率、更高能效、更高传输数据率需求的增长,硅基无线发射系统仍然面临着很多挑战与难点。本文针对硅基可重构数字化微波、毫米波功率放大器及发射机系统展开了深入研究,提出了一系列数字化功率放大器新电路与发射机系统新架构的理论原理与设计
截瘫外骨骼机器人具有医疗器械属性,对安全性要求极高,因此截瘫助行外骨骼机器人安全性研究备受关注,其中涉及的关键问题为人机系统平衡评估和平衡控制。本文针对人机系统安全问题,提出平衡评估指标,构建平衡控制策略,建立摔倒保护策略,以提高人机系统整体安全性,主要贡献如下:针对传统指标无法准确评估系统动态平衡问题,提出增强稳定锥指标,它融合系统质心位置、速度、加速度及接触时间等信息,可计算系统失衡的紧急程度
合作是社会稳定的润滑剂和经济发展的助推器,然而合作却是个体以牺牲自身利益而使他人获益的利他性行为。特别地,达尔文认为:谋求自身利益最大化是自私个体采取行动的直接驱动力,这导致合作并非自发地涌现、维持和传播。因此,揭示和探索合作在自然和社会中演化的机制和机理,成为学术界关注的热点问题之一。尤其,在大数据和机器学习背景下,研究合作演化的机制对于探索群体智能涌现具有基础性和支撑的作用。迄今为止,演化博弈
由于传感与通讯技术的飞速进展,信息可以利用共享的数字网络或者无线信道实现传送。具备这些架构的控制系统通称为网络化控制系统。与传统控制系统相比,网络化控制系统在以下方面具有显著优势:成本低、灵活度高、易重新配置、可靠性强、适应性强、对故障的鲁棒性强。从网络化控制系统的定义可知其最显著的特征就是控制器和系统之间通过共享的通信网络进行信息交换,因此网络中一些与通信相关的问题或许会导致系统的性能降低。这些
传感器是信息获取的关键部件,随着柔性可穿戴电子产品的市场需求快速增长,亟待发展不同检测功能的柔性传感器。近年来纸张材料因其柔性、低成本、亲水、可再生、可降解、绿色环保等特性,在柔性传感器领域展现出广阔的应用前景;但如何将纸张材料、电极材料与敏感功能材料有机融合,发展不同检测功能的柔性纸基传感器仍面临诸多挑战。针对这一现状,本论文围绕普通的打印纸发展了一系列包括湿度、压力和弯曲应变检测的多功能柔性纸
近年来,极端气候事件频发,对人类健康、社会经济以及生态系统产生了巨大的影响。然而,极端气候事件的动力学机制极为复杂,与之相关的研究尚不成熟。由于极端气候事件的时间尺度大多介于次季节到年际尺度之间,以往研究通常会从年际尺度的角度出发,重点关注热带太平洋海温信号(如ENSO,El Ni(?)o-Southern Oscillation)在其中的作用。虽然热带海温异常信号为极端气候事件的发生提供了有利的
现代无线通信是我国智能化社会建设的重要引擎。随着智慧医疗、智能制造和智能交通等新型智能化应用的不断涌现,无线通信亟需借助多种通信系统以支撑多样化业务并提升核心技术指标,其发展进而呈现出多种通信系统共存的态势。在频谱与能量等通信资源受限的情况下,多种通信系统需要进一步利用资源共享来提高资源利用效率。因此,如何通过资源共享实现各种系统间的高效共存已成为无线通信研究的重点。共生无线通信(Symbioti