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中性电磷光聚合物是最近几年出现的一种新型发光材料。将中性铱配合物单体接到聚合物链上,使其既有聚合物的良好的溶解性、简单的成膜工艺和优良的载流子传输特性,同时又具有磷光材料的高发光效率,这个突出优点增强这类材料在PLED全色显示中的应用前景。但对含有离子化铱配合物的共轭聚合物在发光器件中的应用研究却只有少数文献报道,且效率,亮度都很低。此类共轭聚合物如能在光电器件中应用,会带来一些的新的特点。例如小分子离子型铱配合物有很好的电化学稳定性,高的PL效率,很好的载流子传输特性。在单层的电化学器件上,有机膜中出现了可移动的离子,让此类材料显示出传统材料一些无法比拟的性能。如果我们筛选出高性能的离子型铱配合物和与其相匹配的聚合物主体,有望实现高效的离子化电磷光铱聚合物,对电磷光铱聚合物及其光电性能的研究具有很重要的意义。
在本论文里,我们首先用大分子配位的方法来合成侧链含有离子化铱配合物的红光电磷光聚合物,并对他们的电致发光的特性进行了研究。聚合物电致发光光谱有一个来自铱配合物在595nm处的发光峰,和在630nm处的肩峰。我们用聚合物PFCzlrPiq4做的器件获得了最好的器件性能,在电流密度1.9 mA/cm<2>,获得的最大外量子效率为7.3%,电流效率为6.9 cd/A,亮度为138cd/m<2>。当电流密度为115mA/cm<2>时,器件的外量子效率维持在3.4%,电流效率为3.3cd/A,但是亮度达到3770 cd/m<2>。聚合物用高功函数的金属Ag做电极一样能取得好的器件效率,这是由于离子化铱化合物本身的材料的特性引起的。当在电场的作用下,负离子向阳极移动与两电极进行电化学搀杂,造成了离子空间电荷的形成,使载流子的注入更加容易。对于用Ag作为阴极的器件PFPIrPiq,PFPIrPiq2和PFPIrPiq10分别获得的外量子效率为0.64%,0.66%,最大的亮度超过了200cd/m<2>。结果说明离子化铱的聚合物具有和中性铱聚合物一样的高效率。
小分子离子型铱配合物采用注入式的器件结构通过甩膜制作的非掺杂的器件取得好的器件效率。器件电致发射光的发射峰在594 nm,色坐标在(0.55,0.45)。当电流密度为1.3 mA/em<2>(8.5 V),亮度为100cd/m<2>,流明效率为7.8 cd/A(相当于4.7%的外量子效率)和2.9 lm/W的能量效率。当电流密度为4.3 mA/cm<2>,流明效率为9.3 cd/A(相当于5.6%的外量子效率)和3 lm/W的能量效率。在高亮度8700 cd/m<2>下,器件有流明效率依旧为7.8 cd/A,仅仅损失了最高值的15%。我们推测高亮度下的低的衰竭可能是离子化的铱配合物本身有很好的空穴和电子的传输能力,还有要归功于配合物正电性相互排斥的作用。在上面的工作基础上,我们用大分子配位的方法合成了侧链含有树枝状离子化铱配合物的聚合物,在聚合物侧链中引入空穴传输能力较强的咔唑三聚体,不仅可以降低空穴注射的势垒,提高聚合物的空穴传输能力;同时因为3,6位咔唑三聚体是很好的主体材料,其三线态能级比客体铱配合物的三线态能级高,能避免了客体上的三线态能量向主体上三线态能级的反向转移。聚合物电致发射光的发射峰在594 nln,是完全来自于金属铱配合物核的三线态发光。我们的聚合物在ITO/PEDOT/copolymers/TPBI/Ba/A1的器件结构下,PFPBzIr10获得了最好的器件性能,最大外量子效率为0.9%,电流效率为1.35 cd/A。
此外,我们还合成了四个侧链含咪唑和三唑受体基团的聚芴衍生物作为检测金属离子的化学传感器,并研究了它们对一系列主族和过渡金属离子和甲酸的传感性能。研究发现,在溶液中聚合物对过渡金属离子表现了高灵敏度和高选择性的识别能力,而且聚合物的主链和侧链的受体对聚合物的灵敏度和选择性有很大的影响。