含咔唑基團雙極磷光主體材料的合成及其性能研究.pdf

1、以雙極磷光主體化合物作為發(fā)光層,可以很好地增加發(fā)光層的電子與空穴注入(或傳輸)平衡,提高電致發(fā)光器件效率,減少高亮度下器件效率的滾降。但雙極主體材料的推/拉電子基團之間的分子內能量轉移,易引起主體化合物的三重態(tài)能級及熱穩(wěn)定性相應降低,離實際應用還有一定的距離。大量研究證明咔唑基團具有高三重態(tài)能級及強剛性結構。本論文選用咔唑為基本電子供給單元,研究在咔唑不同位置鍵聯(lián)不同電子受體單元的雙極磷光主體化合物對電致磷光發(fā)光器件性能的影響及相應機理

2、。通過調整咔唑數(shù)目和分子大小(第二章)、控制電子傳輸型基團及咔唑與電子傳輸型基團鍵聯(lián)位置(第三至七章)和改變咔唑與電子傳輸型基團的連接方式(第八、九章)制備了一系列高效率,含咔唑基團的雙極磷光主體材料,為設計與合成高性能的電致磷光雙極主體材料探索切實可行的途徑。
　　1.以不同的樹枝狀咔唑基團或電子傳輸型基團修飾芴的3,6位,并在芴的9-位上引入苯基與9-苯基咔唑基團,形成高三重態(tài)能級的藍光磷光主體化合物并以溶液法制備磷光發(fā)光器件

3、。材料玻璃化轉換溫度較好(Tg>160℃),部分器件最大電流效率與功率效率分別可達18.5cd/A,8.1lm/W(CaG1),在不同的電壓下,電致發(fā)光光譜穩(wěn)定。同時發(fā)現(xiàn)CaG2由于分子變大,導電性減弱,相比CaG1的器件效率下降。以上結果證明:主體分子間距的大小直接影響磷光主體材料導電性與玻璃化轉換溫度,進一步影響器件效率。
　　2.設計并合成了以下三類含咔唑基團雙極磷光主體化合物:
　　a.通過在咔唑9-位連接電子傳輸型

4、基團,發(fā)現(xiàn)不同的連接位置對主體化合物的三重態(tài)能級大小的影響有如下順序:鄰>間>對。磷光發(fā)光器件的研究結果表明,以間位連接N-苯基苯并咪唑(mBICP)于咔唑上形成雙極磷光主體化合物,其最大外量子效率達到了18.7％;與菲并咪唑(mPhBINCP)相連,其綠光磷光發(fā)光器件的最大外量子效率達到了21.0％,部分磷光發(fā)光器件在高亮度下效率滾降較低。是目前所報道的基于FIrpic的藍光磷光器件及基于Ir(ppy)3的綠光磷光器件的較好的結果之一

5、。
　　b.通過在咔唑3-位上連接電子傳輸型基團形成雙極磷光主體化合物,材料玻璃化轉換溫度明顯提高(從60℃上升至147℃)。三苯基磷氧基與1,3-二咔唑基苯(mCP)(mCPmPO)以及N-苯基苯并咪唑與9-苯基咔唑(mBIPhCP)通過咔唑3-位相連,其器件的最大外量子效率分別達到了20.3％、17.0％,且在高亮度下效率滾降較小。這是目前報道的關于mCP衍生物摻雜FIrpic的最好藍光磷光結果之一。
　　c.通過在咔唑

6、1,8-位以及1,3,6,8-位連接不同電子注入或傳輸基團,合成一系列雙極磷光主體化合物,化合物的熱力學性質較好(Tg>130℃)。兩個1,3,4-噁二唑單體與咔唑基團經(jīng)由1,8-位相連(1,8-OXDCz)時,通過真空鍍膜法制備綠光磷光發(fā)光器件,最大功率效率達到了89.7lm/W,其對應的最大外量子效率也達到了20.3％。而1,3,6,8-四取代咔唑雙極磷光主體化合物(TTPhCz)通過旋涂成膜制備綠光磷光發(fā)光器件,最大電流效率達到了

7、41.0cd/A,其光譜在不同的驅動電壓下表現(xiàn)穩(wěn)定。以上結果特別是綠光流明效率均為目前所報道的最好器件效率之一。
　　比較以上所有的結果發(fā)現(xiàn):通過調節(jié)推/拉電子基團之間的連接位置,可以很好地提升器件效率以及降低在高亮度下器件效率滾降。
　　3.設計并合成了咔唑與電子傳輸型基團(二苯基磷氧)通過星形結構相連的雙極磷光主體化合物,其熱力學性質得到大幅提升(Tg>120℃)。研究發(fā)現(xiàn)不同的星狀結構基團對磷光發(fā)光器件效率有較大的影響

8、,采用三苯胺基為骨架的星形結構時,通過修飾二苯基磷氧基團所形成的雙極磷光主體化合物(TCTAPO),其藍光磷光器件外量子效率達到了17.7％;而以三間位取代四苯基為星狀結構骨架時,通過修飾二苯基磷氧基團形成的雙極磷光主體化合物DmCzmPOPB,其藍光磷光器件外量子效率也達到了16.5％。這是星形主體材料摻雜FIrpic所得到較好的器件結果之一。以上結果證明:通過調整推拉電子基團之間的連接方式,可以很好的調整化合物的玻璃化轉換溫度以及磷