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本文综述了有机聚合物电致发光材料特别是聚噻吩(PTs)类材料的研究进展,并以聚烷氧基噻吩为母体单元分别合成了四类电致发光材料:3,4-二烷氧基噻吩均聚物、3,4-二烷氧基噻吩-共-噁二唑交替共聚物、3,4-二烷氧基噻吩-共-噁二唑齐聚物和3-烷氧基噻吩-共-噁二唑交替共聚物。用红外光谱(FT-IR)、1HNMR和元素分析表征材料的结构;对材料的溶解性、光吸收、光发射、电化学性能及其电致发光性能进行系统的研究。论文主要内容包括以下几个方面:
1、采用FeCl3催化氧化法合成了电子供体(D)型3,4-二烷氧基噻吩均聚物。均聚物在二氯甲烷、氯仿和四氢呋喃等常见有机溶剂中表现出良好的溶解性能;均聚物在氯仿溶液和薄膜状态下的紫外最大吸收波长接近,说明在两种状态下聚合物的有效共轭长度相近;循环伏安法测定结果表明,3,4-二烷氧基噻吩均聚物有良好的空穴传输能力;将各均聚物作为发光层分别制作结构为ITO/PEDOT:PSS(50nm)/Homopolymer/Al(130nm)的双层器件,其发光颜色覆盖绿色至黄色。
2、借助Heck偶联反应在3,4-二烷氧基噻吩主链上引入缺电子的噁二唑单元,获得了电子供体。受体(D-A)型2,5-二乙烯基-3-二烷氧基噻吩-共-2,5-二苯基-1,3,4-噁二唑交替共聚物。同时通过Wittig缩合反应制备2-乙烯基-3,4-二烷氧基噻吩-共-2,5-二苯基-1,3,4-噁二唑齐聚物。齐聚物和共聚物在常见有机溶剂中具有良好的溶解性;齐聚物和共聚物在氯仿溶液中的紫外光谱均出现双吸收蜂现象,其中,齐聚物和共聚物的π→π*跃迁吸收峰出现在368nm~383nm处,在300nm附近出现噁二唑单元的吸收峰:荧光光谱分析显示,齐聚物薄膜的最大发射波长为513am~516am,发蓝绿色光;共聚物薄膜的最大发射波长为538nm~542nm,发绿色光。在氯仿溶液中,齐聚物的荧光量子产率为36.2%~37.2%,共聚物的荧光量子产率高达55.8%~57.4%,约为均聚物的2.5倍。在噻吩主链上引入缺电子的噁二唑基团后,齐聚物和共聚物的荧光量子效率明显提高。
循环伏安法测定结果表明,共聚物和齐聚物不仅保留了噻吩单元的空穴传输能力,而且获得噁二唑的电子传输能力,使它们既可以作电子给体也可以作电子受体,有利于电荷传输平衡。将齐聚物和共聚物分别作为发光层制作结构为ITO/PEDOT:PSS(50nm)/Copolymer(orOligmer)/Al(130nm)的双层器件,其发光颜色覆盖绿色至黄色,而其性能明显优于均聚物形成的器件。
3、利用Heck偶联反应制各了D-A型的2,5-二乙烯基-3-烷氧基噻吩-共-2,5-二苯基-1,3,4-噁二唑交替共聚物。将共聚物作为发光层制作结构为ITO/PEDOT:PSS(50nm)/Copolymer/Al(130nm)的双层器件,可发出明亮的橙红色光,最大亮度达18.3cd/cm2;以2,5-二乙烯基-3-辛氧基噻吩-共-2,5-二苯基-1,3,4-噁二唑交替共聚物(P3OOTV-OXD)作为发光层,组装结构为ITO/PEDOT:PSS(50nm)/P3OOTV-OXD/Alq3(10nm)/LiF(1nm)/Al(130nm)的三层器件,在外加驱动电压为21V时,电致发光(EL)最大发射波长为652nm,色坐标为(0.5768,0.4079),器件最大亮度达到32.26cd/cm4。P3OOTV-OXD应用在三层器件中,亮度明显增大,而且有较宽的发光波段,有利于实现多色显示。