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聚合物薄膜电致发光由于其具有许多突出的优点一直吸引人们广泛的研究兴趣,并已取得了快速进展,但仍存在很多科学问题有待去攻克,如器件的效率、寿命、色纯度等。聚芴及其衍生物由于其是重要的蓝光宽带隙材料,且可以作为主体材料,在过去几十年里为人们所重视,但是在电致蓝光发光器件中经常会遇到其在2.0~2.5eV长波长方向绿光发射,而与窄带系单体共聚所得的绿光和红光的效率与色纯度都不高;由于有机电致磷光材料的开发大提高了器件的性能,但由于在高掺杂浓度下,容易导致三线态与三线态激子相互作用而产生非辐射淬灭,在高电流密度下,器件的性能会急速下降,把磷光分子引入高聚物中一定程度上缓解了以上的问题,但高分子磷光聚合物效率一直处于一较低的水平;由于人们对生活质量要求日益提高,对白光照明系统要求也越来越高,而单一白光高聚物的白光照明一个不错的选择。
我们首先对主体材料--聚芴,从9位和主链进行了两种方式的改性。合成了FPNO-Br单体,并通过Suzuki聚合引入聚芴主链中,在聚合物PF-FPNO-5电致发光光谱中,蓝光的发射区域加大,FPNO含量继续增加光谱产生整体红移;在聚芴中引入p-π共轭单元PYM,聚合物PF-PYM-5在EL中蓝光发短波长蓝光发增强,且半峰宽较窄。
合成一系列含苯并噻二唑窄带隙单体,从共轭平面,共轭方式考察其吸收及发光情况。进一步与芴共聚,从不同投料比上研究芴与窄带隙单元能量转移方式。绿光聚合物PF-DPBT在器件Ⅰ电致发光中,获得到7.9cd/A最大电流效率,最大亮度达到15200cd/㎡,色坐标为(0.37,0.58),是目前效率较高,色纯度较好的绿光荧光高聚物可以代替传统的PF-BT共聚物。合成D-A-D体系的两种红光单体,从结构上分析供吸电效应,并对相应的芴共聚物电致发光进行研究。PF-DPABT共聚物电致发光的最大发射峰都在650nm之后,是深红光发射,聚合物PF-DPABT-1在器件Ⅱ中获得1.83%的最大外量子效率,最大电流效率达到0.9cd/A。
合成不同共轭平面,共轭方式的含铱配合物,研究共轭平面,共轭方式对聚芴链上的配合物电致发光的影响,特别合成了新型的六环含铱配合物。p-π共轭配体的六环配合物由于共轭度较小,不利于芴单元的能量转移到配合物上发光。从聚合物在电致发光的特性来看,共轭平面的增大使铱配合物最大发射峰红移,能量从芴转移到配合物也更加完全。PF-(npy)2Ir(tmd)共聚物有电致发光中,能较完全地把芴的能量转移到配合物中发光,且配合物的发光峰在630nm左右,是饱和的红光发射,应该可以通过器件的进一步优化提高电致发光性能,发展的空间较大。
结合当今白光高聚物的发展,合成了两个系列的三元体系白光聚合物。通过在聚芴中接入少量的红光和绿光单元,使能量达到部分转移,实现红,绿,蓝三色同时发光。共聚物PFG-IrR中利用三线态与单线态共同发光来达到白光,PFG02-IrR1高聚物在电流密度为13mA/c㎡时,色坐标为(0.33,0.33),为标准的白光色坐标,PFG03-IrR07高聚物更取得5.3cd/A最大的电流效率,最大亮度达到9900cd/㎡。这一系列的白光高聚物的色度指数都达84以上,是白光高聚物备选的材料。白光荧光高聚物PF-B-G-R的器件虽然没有得较纯的白光,而是偏黄绿,但是我们可以看到其发光光谱平滑地从绿光过渡到橙光发射,有效地拓宽全发射的宽度,且当加入FPNO时,蓝光部分的发射也拓宽了,这对于微调出色度值和色温高白光材料提供了一个新的方向。虽然所制的器件效率最高只有2.1cd/A,相信通过进一步微调红光及绿光单体投料量,优化器件结构,应能获得不错性能的单一白光荧光器件。