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有机小分子双极性材料由于具有平衡器件中电子与空穴的浓度、简化器件结构、控制激子复合区域等功能而成为近年来的研究热点。本论文设计、合成了两种高性能双极性材料,研究了材料性质和器件性能。主要成果为:1.成功设计合成了具有高载流子迁移率、电子与空穴迁移率相匹配的双极性材料:4,9-二(4-苯[d]噻唑-2-基)苯基-萘并[2,3-c][1,2,5]噻二唑(BBTPNTD)。在4.5×105V/cm电场强度下,BBTPNTD的电子和空穴迁移率分别为1.7×10-3cm2/Vs和1.9×10-3cm2/Vs。研究发现BBTPNTD的双极性与其重组能大小、分子前线轨道分布有关。以BBTPNTD作为发光材料,可制备结构简单、纯正的非掺杂红光器件。器件的最大发光波长为646nm,色坐标为(0.64,0.36)。2.成功设计合成了高性能双极性材料:9,10-二(3-(3-吡啶)苯基)蒽(DPyPA)。在电场强度为3.6×105V/cm时,DPyPA的电子和空穴迁移率分别是0.87×10-3cm2/Vs和1.16×10-3cm2/Vs。DPyPA的单层器件发射纯正的深蓝光,色坐标为(0.17,0.08)。以DPyPA作为电子传输材料制备的红、绿、蓝荧光器件,相比使用传统电子传输材料三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)作为电子传输材料的相同结构的器件,驱动电压、发光效率、器件稳定性等各项性能均有大幅改善:发光亮度为5000cd/A时,驱动电压降低1.6V-4.5V,流明效率提高84%-143%,器件寿命增长6倍。3.利用非给体-受体型双极性材料的HOMO和LUMO集中分布在同一个基团上的特点,将其电子与空穴的电荷转移积分之比近似为1,对马库斯方程进行简化,得到双极性的定性判断公式。根据此公式,可以通过量子化学计算在材料合成之前对其双极性作出预测,从而指导双极性材料的设计。4.选取热稳定性相似的单极性材料Alq3和双极性材料4,9-二(4-(2,2-二苯乙烯基)苯基)萘并[2,3-c][1,2,5]噻二唑(BDPNTD),制备了结构相似的双层器件并研究了其寿命,证实了双极性材料具有稳定的阴阳离子,有利于提高器件稳定性。5.通过变温TOF测试对给体-受体型双极性材料4,4’-N,N’-二咔唑基联苯(CBP)和非给体-受体型双极性材料9,10-二(2-萘)蒽(ADN)的载流子传输特性进行了比较研究。研究发现,CBP的电子与空穴迁移率相差很大,ADN的电子与空穴迁移率非常接近。电场强度和温度变化时,CBP的电子与空穴的迁移率变化趋势不同,ADN的电子和空穴迁移率的变化趋势相同。依据高斯无序模型,揭示出给体-受体型双极性材料由于具有较大的偶极矩,其能量无序度较大,从而导致薄膜迁移率较小。