高效電致發(fā)光材料-器件的設(shè)計(jì)、制備和表征.pdf

1、本出站報(bào)告共分為四個(gè)部分。第一章扼要介紹了電致發(fā)光器件的原理和發(fā)展?fàn)顩r。在第二、三、四章里，本文以當(dāng)前電致發(fā)光材料/器件領(lǐng)域存在的若干問題為出發(fā)點(diǎn)，在高效銪(Ⅲ)配合物和DCJTB紅光器件以及高效銥配合物聚合物綠光器件制備等方面作了有益的嘗試并取得了具有重要意義的成果。具體結(jié)果如下： 1.在第二章中，設(shè)計(jì)、合成了2,5-雙-4’-(4”-氟聯(lián)苯基)-1，3,4-噁二唑BFBPO，并作為電子傳輸/空穴阻擋層應(yīng)用到DCJTB紅光器件

2、中。BFBPO非常方便地由2,5-二-(4’-溴苯基)-1，3,4-噁二唑與4-氟苯基硼酸通過Suzuki反應(yīng)制備，并經(jīng)過1HNMR、GC-MS表征。根據(jù)伏安法測(cè)定，BFBPO的還原起始電位為-1.81V,由此計(jì)算LUMO能級(jí)為-2.87eV(PBD的LUMO能級(jí)為-2.4eV)；而HOMO能級(jí)為-6.32eV。因此BFBPO將可能是較為理想的電子傳輸/空穴阻擋材料。器件[ITO/NPB(60nm)/DCJTB：Alq3(0.5％,10

3、nm)/BFBPO(20nm)/Alq3(30nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)]發(fā)出DCJTB純正紅光，發(fā)光峰位于620nm處，而半峰寬僅為65nm。由于摻雜濃度低(僅為0.5％)，器件效率非常高。在電流密度為20mA/cm2時(shí)，亮度、電流和功率效率分別為1116cd/m2、5.44cd/A和1.65lm/W，足以達(dá)到應(yīng)用要求。器件的起始電壓為4V，在工作電壓為20.8V時(shí)(電流密度約為350mA/cm2)，發(fā)光亮度達(dá)到最大

4、值，13300cd/m2。與以前報(bào)道的類似器件相比較，目前的器件性能大幅度提高，可以與最新報(bào)道的使用多元摻雜發(fā)光層器件相比，但器件制作、控制過程則相對(duì)簡(jiǎn)單。同時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)2,5-雙-4’-(4”-氟聯(lián)苯基)-1，3,4-噁二唑作為ET/HB層的器件在起始電壓、亮度、效率等方面都優(yōu)于使用BCP和2,5-雙-4’-(4”-三氟甲基聯(lián)苯基)-1，3,4-噁二唑的器件。 2.在第三章中，合成了一系列銪配合物[4-(2，4-difluor

5、ophenylene)-2,2’-bipyridine]Eu(DBM)31、[4-(2，4-difluorophenylene)-2,2’-bipyridine]Eu(TTA)32、{9-[2-(4-[2，2’]bipyridinyl-4-yl-phenoxy)-ethyl]-9H-carbazole}Eu(TTA)33、bis(acridineN-oxide)Eu(TTA)34、(2，2’-bipyridinemonoN-oxide)

6、Eu(TTA)35和{(4-[2，2’]bipyridinyl-4-yl-phenyl)-diphenylamine}Eu(DBM)36(DBM=dibenzoylmethanate，TTA=2-thenoyltrifluoroacetonate)，并對(duì)其進(jìn)行了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、物理化學(xué)性能表征，如元素分析、質(zhì)譜、x-ray單晶衍射、熱穩(wěn)定性、紫外-可見吸收光譜、光致發(fā)光以及電致發(fā)光。在發(fā)光亮度為100cd/m2時(shí)，配合物1-3，5電流效率在

7、1.25-2.82cd/A之間，處于目前報(bào)到的電致發(fā)光銪配合物中的前列；然而，功率效率的提高顯得相對(duì)比較困難。值得提出的是，器件1-3，5的發(fā)光光譜顯示出優(yōu)良的電壓穩(wěn)定性。對(duì)于2、4的發(fā)光性能也進(jìn)行了討論。 3.在第四章中，設(shè)計(jì)、合成了一個(gè)新的綠光銥配合物tris{diphenyl-(4-pyridin-2-yl-phenyl)-amine)}iridium(Ⅲ)，Ir(dpppa)3并對(duì)其組成、物化性能進(jìn)行了系統(tǒng)的表征，如元素

8、分析、質(zhì)譜、UV-Vis、發(fā)射光譜、熱行為、電化學(xué)和電致發(fā)光性能。Ir(dpppa)3具有非常好的熱穩(wěn)定性，分解溫度＞400℃；并且玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高達(dá)166℃；在經(jīng)過熔解、冷卻之后，能夠轉(zhuǎn)變到非常穩(wěn)定的非晶狀態(tài)；在電致發(fā)光器件中，這是非常有利的。由于在配合物中二苯胺基的引入，觀察到兩個(gè)半可逆的氧化過程，分別對(duì)應(yīng)于Ir(Ⅲ)→Ir(Ⅳ)和Ir(Ⅳ)→Ir(Ⅴ)，而后者在Ir(ppy)3中并不存在。在小分子器件中[ITO/NPB(40nm)

9、/Ir(dpppa)3：CBP(30nm)/BCP(10nm)/Alq3(30nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)]，適宜的摻雜濃度為10％。器件的起始電壓僅為4.3V(此時(shí),發(fā)光亮度定義為1cd/m2)，在電壓為21.1V時(shí)(電流密度為447mA/cm2)，發(fā)光亮度達(dá)到最大值，高達(dá)32400cd/m2，而且此時(shí)ηc、ηp仍然相當(dāng)高，分別為7.2cd/A和2.0lm/W；在發(fā)光亮度為133cd/m2時(shí)(工作電壓為6.1V)，電流

10、效率ηc和功率效率ηp分別為34.4cd/A和18.2lm/W。高分子器件[ITO/PEDOT(50nm)/Ir(dpppa)3：PVK(100nm，10％)/BCP(10nm)/Alq3(30nm)/LiF(1nm)/Al]的起始電壓為6.5V(空穴注入和發(fā)光層由旋涂法制備)，在發(fā)光亮度為108cd/m2時(shí)(工作電壓、電流密度為12.1V和0.5mA/cm2)，ηc和ηp為21cd/A和5.4lm/W。在電壓為26.3V(電流密度為1

11、53mA/cm2)，發(fā)光亮度達(dá)到最大值，12600cd/m2，而且此時(shí)ηc、ηp仍然達(dá)到8.2cd/A和0.98lm/W。在同樣器件條件下，對(duì)于小分子器件，在電流密度為ca.20mA/cm2時(shí)，Ir(dpppa)3電流效率與Ir(ppy)3以及其他典型的綠光銥配合物相比略有提高；但在高分子器件中，卻表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)。另一方面，Ir(dpppa)3顯示更好的光譜純度，發(fā)光峰在529nm處，半峰寬僅為40nm。本文認(rèn)為，Ir(dpppa)3電