共轭聚合物由于成膜性好,可用湿法工艺制备发光薄膜,生产工艺简单,生产成本低,是十分具有潜力的发光材料。目前,对于共辄聚合物而言,提高效率与稳定性,延长寿命是其所需要解决的主要科学问题。共辄聚合物溶液中的聚集态结构,及相应的薄膜聚集态结构对器件的光电性能有深远的影响。基于共轭聚合物分子结构和聚集态结构的复杂性,使用各种光谱手段,深入表征共轭聚合物聚集态结构特性,对于理解共辄聚合物结构,寻找提升性能的进一步方案,具有重要的意义。本文通过光谱手段表征了共轭聚合物的聚集态结构,及其对光电性能的影响。主要侧重于手性侧链对于主链相互作用的影响,溶剂与主链的相互作用等因素,获得了一些全新的结论,对共辄聚合物分子相互作用有了全新认识。论文主要分为以下几个部分:一、外消旋侧基对共辄聚合物链缠结的影响。首先,在芴和咔唑的共聚物中,我们发现手性侧基和外消旋侧基聚集结构和光电性能都有非常明显的差别。研究表明具有外消旋烷基侧链的共聚物mPCF倾向于在高浓度溶液和薄膜中形成链缠结,而手性侧基的(s)-mPCF却没有这种现象。通过分析两个聚合物中咔唑单体的单晶结构,外消旋的咔唑二聚体具有更大的结合能和平衡常数,因此导致更强的π-π相互作用,同时高浓度溶液下mPCF的新出现的1HNMR峰很好地对应了单晶结构模拟的化学位移峰,证明了在mPCF中由于强的咔唑环相互作用存在着链缠结,链缠结比例为3%。在(s)-mPCF中,由于咔唑环之间较低的结合能和平衡常数导致较弱的相互作用,聚合物分子之间没有形成链缠结,表现在高浓度下1HNMR谱图没有出现新峰。在mPCF旋涂成膜的过程中,链缠结由于是由两个分子链相互作用形成,分子量较高,在界面处富集,导致了粗糙的薄膜形态以及更低的致密度。(s)-mPCF不形成链缠结,单链分子使分子量较低,形成均匀致密的薄膜。mPCF薄膜的链缠结具有较低的能量,在光电器件工作过程中产生强的电荷捕获效应,使激发态的寿命缩短以及迁移率/亮度降低,导致了较差的PLED器件性能。通过手性侧基取代外消旋侧基的mPCF可以很好地抑制这些链缠结的形成,避免了强的电荷捕获效应,提高器件性能。这些研究有助于探索器件不稳定性起源和提升器件性能。二、溶剂诱导可逆物理凝胶提高共辗聚合物电致发光器件稳定性。进一步,我们发现在共轭聚合物P-PPV中加入R-limonene溶剂,在一定浓度下P-PPV形成热可逆的物理交联凝胶。通过P-PPV的稀溶液旋涂薄膜的AFM图像表征了单分子链构象。P-PPV在溶解于CB溶剂时,几条分子链之间相互纠缠。P-PPV在R-limonene的作用下的溶解性更好,单分子链从相互纠缠的状态发生解缠结作用,分子链处于舒展排斥状态,形成相互孤立的卷曲团。并且相互孤立的分子链由于链间非辐射跃迁的减少,可防止非辐射跃迁产生的荧光淬灭作用,增强PLQY与荧光寿命。浓溶液下,变温PL表明溶解在CB中的P-PPV在温度变化时没有明显的变化,溶解在R-limonene中的P-PPV在55-35℃产生凝胶,此区间是凝胶温度。在此区间,P-PPV在溶剂中的溶解性下降开始占主导地位,分子链与分子链之间产生π-π堆积作用,导致物理交联,出现凝胶。在凝胶时,由于分子间更少的纠缠与凝胶点出现使P-PPV更稳定,使分子具有增强荧光发射的作用。凝胶化的P-PPV是一种均匀的物理交联网络,当载流子注入到发光层时,分子链与分子链之间的相互作用变弱,分子运动强度下降,使P-PPV的结构更为稳定,分子链的稳定性增强,链与链间的非辐射跃迁速率减少,提升了器件稳定性,亮度和寿命。Limonene溶剂与共辄聚合物主链的相似性对于聚合物的充分溶解,链段解缠结和再组织起到了重要的作用,有望成为PPV类共轭聚合物的优良溶剂。三、手性侧基对PPV类衍生物聚集态结构的影响。我们尝试在PPV类衍生物中接入手性侧基与外消旋侧基(R-MMB-PPV与MMB-PPV),探究手性侧基及其相对于主链的距离,对PPV类聚合物链缠结的直接影响。通过UV-vis,PL,PLQY,荧光寿命,Raman,FT-IR等表征手段,得到R-MMB-PPV与MMB-PPV的吸收峰,发射峰,PLQY,,荧光寿命都基本相同,Raman与FT-IR光谱几乎完全重叠,证明手性侧基对R-MMB-PPV的链缠结没有影响,这可能是由于在R-MMB-PPV中,烷基链长度相对较短,溶解性较差,链缠结作用较强引起的。但稳定的手性单体的选择在目前的实验条件下还受到一定的限制。综上所述,在聚芴、聚咔唑、PPV的衍生物中,都不同程度的存在链缠结的现象并对于光电性能产生明显的影响。手性侧链、溶剂与主链特殊的相互作用等,在聚集结构和光电性能的调控方面具有重要的意义。