環(huán)金屬鉑配合物的合成及其電致磷光器件性能的研究.pdf

1、本文闡述了有機(jī)電致發(fā)光的發(fā)展歷史、研究現(xiàn)狀以及它在未來顯示技術(shù)上重要應(yīng)用。介紹了有機(jī)電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)、有機(jī)/聚合物電磷光發(fā)光機(jī)理以及有機(jī)/聚合物電致磷光器件中常見主體和客體材料的類型。分析了主體材料和客體材料的結(jié)構(gòu)對它們之間的能量傳遞以及對載流子傳輸性能的影響。針對聚合物電磷光器件存在的一些問題，開展了電磷光材料分子結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、合成工作。將電磷光材料摻雜在高分子材料上（如PVK和PFO）制作了聚合物電磷光器件，研究了器件的電致發(fā)光性能

2、。有機(jī)/聚合物電磷光器件的發(fā)光效率理論上可達(dá)100％，但由于磷光淬滅問題，器件的發(fā)光效率隨電流密度的增加，顯著下降，這制約著有機(jī)/聚合物電磷光器件的發(fā)展。本文工作是通過對器件客體材料（即磷光材料）的分子設(shè)計(jì)，獲得發(fā)光性能優(yōu)良的磷光材料，進(jìn)一步提高有機(jī)/聚合物電磷光器件的發(fā)光效率?；谶@種思想，我們設(shè)計(jì)合成了兩類共6種環(huán)金屬鉑配合物：一類是含三芳胺功能基的單環(huán)金屬鉑配合物；另一類是含1, 3, 4-噁二唑功能基的雙環(huán)鉑配合物。通過在環(huán)金屬

3、鉑配合物中分別引入載流子傳輸性能優(yōu)良的三芳胺基和1, 3, 4-噁二唑基，達(dá)到改善電磷光材料的光電性能和聚合物電致磷光器件發(fā)光性能的目的。 通過取代芳酸的酰氯化、酰氨化、霍夫曼降解、重氮化碘化、吡啶的芳基化、Pd-C還原和Ullmann反應(yīng)，合成得到了含三芳胺基的配體；使之與氯亞鉑酸鉀反應(yīng)得到氯橋聯(lián)的環(huán)金屬鉑配合物二聚體，二聚體被二苯甲酰甲烷離解得到單環(huán)金屬鉑配合物。 通過鹵代芳香酸的酯化、肼解、取代芳酸的酰氯化、酰肼化

4、、失水關(guān)環(huán)等反應(yīng)，得到1, 3, 4-噁二唑衍生物配體；配體與丁基鋰和反式-二氯-雙(二乙基硫)合鉑(II)反應(yīng)，得到順式雙環(huán)金屬鉑配合物。 通過核磁、紅外、質(zhì)譜等手段表征了配體及其配合物的結(jié)構(gòu)。鉑配合物的紫外吸收研究表明：二類鉑配合物在250~400nm范圍有強(qiáng)烈的吸收，它歸屬于配體的π-π*躍遷；在400～480nm范圍，同時(shí)有弱的吸收，它歸屬于金屬－配體電荷轉(zhuǎn)移躍遷（MLCT），因此，這兩類環(huán)金屬鉑配合物是新型的有機(jī)電磷光

5、材料。 以含三芳胺基的單環(huán)金屬鉑配合物為客體，PFO為主體，獲得了最大外量子效率為10.6％，最大發(fā)光亮度為11903cd/m2的高性能發(fā)綠光的聚合物電磷光器件；以含1, 3, 4-噁二唑功能基的雙環(huán)金屬鉑配合物為客體，PVK為主體，獲得了最大外量子效率為10.8％，最大發(fā)光亮度為4377cd/m2的綠色聚合物電磷光器件，研究結(jié)果達(dá)到國際較先進(jìn)的水平。研究表明：對于N, N-二芳基-4-(2ˊ-吡啶基)苯胺配體或2, 5-二芳基

6、-1, 3, 4-噁二唑配體所成的單或雙環(huán)金屬鉑配合物，環(huán)金屬配體的取代基也影響著鉑配合物的發(fā)光性能，當(dāng)芳基對位有叔丁基時(shí)，其環(huán)金屬配體的鉑配合物的電磷光性能反而降低。 通過鉑配合物的循環(huán)伏安法的測定，獲得了鉑配合物的HOMO和LUMO軌道能級，并計(jì)算得到了鉑配合物的發(fā)光波長。研究顯示：鉑配合物材料的電致發(fā)光波長與計(jì)算的發(fā)光波長是基本吻合的；環(huán)金屬配體的取代基可以調(diào)節(jié)鉑配合物的HOMO和LUMO軌道能級，從而直接影響主－客體能量

7、傳遞效率和聚合物電磷光器件的性能。 通過對聚合物電致磷光器件主體材料（如聚乙烯咔唑PVK，聚芴PFO）的光致發(fā)光光譜（PL）和客體材料（鉑配合物）的紫外吸收光譜（UV）分析，以及不同聚合物電致磷光器件的電致發(fā)光性能分析，發(fā)現(xiàn)：主體和客體的分子結(jié)構(gòu)都制約聚合物電致磷光器件的發(fā)光性能；器件中的主－客體能量傳遞效率不僅與主－客體的光譜重疊（即主體的PL光譜與客體的UV光譜的重疊）有關(guān)，而且與客體分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。因此，要獲得性能優(yōu)良的聚合