有機(jī)電致發(fā)光中的磷光材料和器件研究.pdf

1、顯示是信息技術(shù)的重要組成部分。而OLED技術(shù)則被認(rèn)為是最有可能取代液晶顯示的全新技術(shù)。作為OLED技術(shù)中后起之秀的磷光器件則是近年科技界熱衷的課題。針對(duì)當(dāng)前磷光材料和器件中存在的問(wèn)題及技術(shù)挑戰(zhàn)，本文從五個(gè)方面進(jìn)行了研究：藍(lán)光發(fā)射磷光材料的設(shè)計(jì)合成及器件；廉價(jià)低毒Cu(Ⅰ)新材料的設(shè)計(jì)合成及器件嘗試；聚合物單層共主體(co-host)磷光器件中輔助主體的選擇規(guī)律；磷光器件中經(jīng)常出現(xiàn)的光譜移動(dòng)現(xiàn)象的機(jī)制探討和模型分析；磷光器件相關(guān)的elec

2、troplex探討。本文共分七章，第一章和第二章分別總結(jié)了有機(jī)電致發(fā)光的最新進(jìn)展及磷光的理論和熱點(diǎn)追蹤。第三到第六章圍繞前面提及的五個(gè)方面從實(shí)驗(yàn)和理論上進(jìn)行了討論。第七章是結(jié)論。 1.通常藍(lán)光發(fā)射的發(fā)光材料比較匱乏。本文利用反鍵效應(yīng)可以寬化配合物帶隙的原理實(shí)現(xiàn)了藍(lán)光發(fā)射，合成了新配合物(ppy)2IrClP(Ph)3，并通過(guò)X射線單晶衍射技術(shù)確定了分子結(jié)構(gòu)。該材料的發(fā)射波長(zhǎng)在485nm，單層電致發(fā)光器件的亮度即可達(dá)到1190cd

3、/m2，單層摻10％的器件在6V的最大流明效率為0.8lm/W，當(dāng)摻雜濃度為16％時(shí)，多層器件的最大流明效率為0.86lm/W。 2.制備了廉價(jià)低毒磷光材料。設(shè)計(jì)合成了新材料[Cu2(tdpme)2(4，4'-bpy)][BF4]2，通過(guò)X射線單晶衍射技術(shù)確定了分子結(jié)構(gòu)及晶胞參數(shù)。該材料的固態(tài)發(fā)射在555nm，298K下的壽命為13.6μs，微秒級(jí)的壽命表明其發(fā)射來(lái)源于自旋禁阻的三線態(tài)。由于該材料在366nm有著明顯的低能吸收帶

4、，可知其發(fā)射來(lái)源于從金屬到配體的電荷轉(zhuǎn)移激發(fā)態(tài)(3MLCT)。將該材料用于磷光器件時(shí)，通過(guò)單層共主體器件(PVK：PBD：CuI)可以獲得該化合物的本征發(fā)光，但基于(PVK：CuI)摻雜體系的器件可獲得白光，白光器件的最高電流效率可達(dá)4.63cd/A。 3.針對(duì)最具工業(yè)化前景的聚合物單層共主體磷光器件，提出了“Primaryhost”和“Associatehost”概念，鑒于當(dāng)前輔助主體(Associatehost)種類單一，就

5、其選擇規(guī)律進(jìn)行了探討。以PVK為“Primaryhost”，分別用PBD和BCP為“Associatehost”制作了對(duì)比器件，發(fā)現(xiàn)PBD的引入增加了器件性能，而B(niǎo)CP卻降低了器件性能，根據(jù)二者的能級(jí)結(jié)構(gòu)，總結(jié)出“Associatehost”的選擇規(guī)律：首先，材料應(yīng)該具有空穴阻擋能力，可以把空穴限制在發(fā)光層；另外，材料應(yīng)具有合適的LUMO(和發(fā)光中心配合物的LUMO相比)，以便于電子向發(fā)光中心的轉(zhuǎn)移，從而提高發(fā)光效率。 4.磷光

6、材料和器件的報(bào)道中經(jīng)常涉及光譜變化而且缺乏甚至沒(méi)有給出解釋。本文結(jié)合實(shí)驗(yàn)并根據(jù)影響發(fā)光的因素，著重研究了電場(chǎng)誘導(dǎo)下的磷光材料和器件的光譜變化，根據(jù)分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)、電場(chǎng)中的載流子分布、載流子和激子及激子之間的相互作用、電場(chǎng)對(duì)分子軌道能級(jí)的影響等推導(dǎo)出OLED或OLEC器件中光譜變化的過(guò)程機(jī)制和發(fā)射模型。對(duì)于[Cu2(tdpme)2(4，4'-bpy)][BF4]2的OLED器件，光譜移動(dòng)初步歸因于電場(chǎng)誘導(dǎo)和激子和載流子之間相互作用造成的雙

7、核配合物的極化，甚至伴隨失去電子造成雙3MLCT激發(fā)態(tài)先后出現(xiàn)的結(jié)果。基于電場(chǎng)對(duì)分子軌道的影響理論，提出了針對(duì)OLEC器件光譜變化的解釋：若電場(chǎng)中可移動(dòng)小離子是帶負(fù)電的，則正向或反向偏壓下的發(fā)射光譜都可能較發(fā)光層的PL譜有所紅移(根據(jù)內(nèi)電場(chǎng)的強(qiáng)弱)，如果器件以ITO和金屬作電極，反向偏壓下的光譜將比正向有更大的紅移，金屬越活潑，紅移越明顯；另外，如果電場(chǎng)下的可移動(dòng)小離子是帶正電的，則器件內(nèi)的凈電場(chǎng)是負(fù)的，因?yàn)樨?fù)電場(chǎng)會(huì)提高分子軌道能級(jí)，所

8、以在正向電壓下，器件的EL相對(duì)PL要藍(lán)移。該規(guī)律可以成功解釋相關(guān)文獻(xiàn)，希望通過(guò)進(jìn)一步驗(yàn)證和修改而成為普適性結(jié)論。 5.在磷光器件研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)PVK/BCP界面上可以產(chǎn)生electroplex。其發(fā)射位于595nm。結(jié)合其產(chǎn)生、分析，總結(jié)了electroplex的產(chǎn)生條件：材料一般具有較大的平面芳香環(huán)結(jié)構(gòu)；電子在界面處的傳導(dǎo)困難或被陷阱俘獲；僅在電場(chǎng)下出現(xiàn)，光激發(fā)無(wú)效。由于electroplex的出現(xiàn)，通過(guò)藍(lán)光發(fā)射的材料獲得了白