论文部分内容阅读
近年来,对于溶液加工分子型有机光电材料的研究日益受到重视。一方面,可溶性有机分子光电材料通常情况下可用常规有机分离纯化方法,得到高纯度样品,从而可给出较为明确的分子结构-光电性能关系,为进一步分子、器件设计提供了可靠的依据。另外一方面,相对于依赖“真空蒸镀”成膜的有机分子材料,溶液加工分子型有机光电材料可降低器件制作成本、适合于制备大面积光电器件。在本论文中,我们围绕高性能可溶液加工的非掺杂电致绿光材料展开研究。在分子设计上,着重提高材料的溶解性、可成膜性、薄膜形貌稳定性、电子注入/传输特性、光致、电致光谱色纯度以及光致、电致发光效率。对于电致发光材料,非对称结构的分子设计可以较好的防止分子聚集态的形成,提高发光效率。我们首次合成了以2,1,3-苯并噻二唑为核、不对称结构的绿光小分子化合物,命名为1a和1b。这两个化合物以2,1,3-苯并噻二唑为核,在其4,7-位分别引入咔唑的衍生物和烷氧基取代的苯基树枝。结构为:ITO/PEDOT:PSS(50 nm)/PVK(40nm)/1a(45 nm)/Ba (4 nm)/Al(120 nm)的电致发光器件表现出电流效率为10.6 cd/A的高效绿光发射,色坐标为(0.34, 0.58),比较接近纯绿光发射。基于以上工作,我们发现:化合物1a和1b在引入PVK的双层器件在高电流密度下,器件效率会显著下降。为了深入理解材料的电荷传输性质,我们在2,1,3-苯并噻二唑的4-位和7-位对称引入了咔唑和芴的衍生物基团,合成了化合物1c和1d,并将化合物1c和第二章的两个化合物1a和1b进行器件表征方面的比较研究。器件结构为ITO/PEDOT:PSS (50 nm)/1a(1b, 1c, 45 nm)/TPBI (30 nm)/LiF (2 nm)/Al (120 nm)的电致发光器件,进一步提高了器件的性能,化合物1a的最大电流效率为12.8 cd/A的高效绿光发射。该材料在增加了电子传输层的电致发光器件中,在高电流密度下电流效率下降较为平缓,在电流密度为20 mA/cm2的时候,电流效率依然有11.2 cd/A,最大亮度达到29271 cd/cm2。为了简化合成,我们采用了结构简单且易形成非晶态的结构单元咔唑的衍生物和1,3-双(1-萘)基苯,合成了两个以2,1,3-苯并噻二唑为核的玻璃态小分子材料CzFBTB和NBBTB。分子一端的刚性树枝赋予了材料的内在稳定的玻璃态性质,另一端增溶性的烷氧基取代的苯基树枝使得材料具有较好的溶解性。以CzFBTB为活性层的电致发光器件ITO/PEDOT:PSS (50 nm)/PVK (40 nm)/CzFBTB (45 nm)/Ba (4 nm)/Al (120 nm)电流效率达3.5 cd/A。在保证材料的空穴注入性能和成膜性的前提下,我们引入了4,7-二苯基-2,1,3-苯并噻二唑作为核,合成了不对称取代的4,7-二苯基-2,1,3-苯并噻二唑的衍生物NCFPBT,该化合物在电致发光器件中获得了比较好的器件效率和色纯度。在器件结构:ITO/PEDOT: PSS (50 nm)/PVK (40 nm)/NCFPBT(45 nm)/CsF (2 nm)/Al (120 nm)中,在未优化的情况下,化合物NCFPBT即表现出7.66 cd/A的最大电流效率,电致发光光谱的半峰宽相对减小,相对于第二章的两个化合物1a和1b的色坐标为(0.34, 0.59)。更进一步改进材料的电子注入/传输特性,我们设计并合成了含有二苯基磷氧键取代噻吩为端基,2,1,3-苯并噻二唑为核的发光材料,该化合物发光颜色为黄绿光。缺电子的二苯基磷氧基团使该材料具有比较好的电子注入性质,同时具有较高的光致发光效率。我们对化合物的合成、表征和光物理性质进行了初步的探索,器件表征正在进一步研究。