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香豆素类光电材料的合成与表征及其在OLED中的应用认领

被引量： 1

作者：

罗清龙

学位授予单位：

兰州交通大学

摘要：

有机电致发光二极管(OLED)具有很多优点,比如自发光、视角宽、厚度薄、对比度高、响应速度快、较低耗电、可使用温度范围大、成本低、可曲挠面板等广泛用于显示器、光源等其他领域。近几年,有机/聚合物发光材料与器件由于质量轻、制备工艺简单和可以制作成柔性器件等优点而备受科学家的关注。目前应用于OLED的红、绿光材料的寿命等性能比较好,基本上达到工业量产需求,而蓝光类材料则相对滞后,因此开发蓝光发光材料十分迫切。鉴于以上所述,本论文致力于合成成本低,发光效率高,热稳定性好的小分子有机蓝光发光材料,改进材料的性能,提升OLED的效率。具体研究内容可以分为如下三部分:第一部分,合成了以蒽或芘为核,N-香豆素为发光团的三个新型发光材料,1-(3-苯基-7-二乙氨基香豆素)芘(NCP),1,6-二(3-苯基-7-二乙氨基香豆素)芘(NCPC)和9,10-二(3-苯基-7-二乙氨基香豆素)蒽(NCAC)。因为芘或蒽具有很好的共轭和刚性结构,并且是典型的蓝光材料,而N-香豆素荧光量子产率高,Stokes位移大,光稳定性好,所以三种材料具有很好的荧光量子产率,优异的热稳定性。对目标化合物NCP、NCPC和NCAC的紫外-可见吸收、循环伏安、寿命、热稳定性、摩尔消光系数和电致发光等性能进行了研究,通过蒸镀制作器件,器件结构为:ITO/TAPC(20nm)/TBADN:NCP(x wt%,30nm)/TPBI(50nm)/Liq/Al(100 nm),其中NCP是掺杂在TBADN材料中,TAPC为空穴传输材料、TPBI为电子传输材料。当掺杂浓度比例为4%、7%、10%和13%时,对器件的发光强度、电流效率、外量子效率、电致发光光谱等性能进行了研究。研究发现,当掺杂浓度为10%时具有8165 cd/m2的最大亮度,电流效率最高可达到6.13 cd/A,外量子效率最高可达到2.75%,并且光致发光光谱和电致发光光谱一致,发射蓝光。第二部分,设计了以N-香豆素为发光团,联苯为桥的三种发光材料,1,6-二(7-二乙基氨基香豆素)-联苯(b1),1-(7-二乙基氨基香豆素)-6-(香豆素)-联苯(b2)和1,6-二(香豆素)-联苯(b3)。研究表明,二乙氨基给电子基团对发光材料的发光效率、热稳定性和溶解性等都有很大的影响,三种化合物虽然溶解性不佳但是具有良好的荧光量子产率和热稳定性。b1、b2和b3的荧光发射光谱分别在484、478和430 nm处,都属于蓝光发射。此外,b1、b2和b3三种化合物的LUMO能级分别为-2.48、-2.40和-2.04 e V,HOMO能级分别为-5.11、-5.07和-5.05 e V。以b2和b3为掺杂材料,制作了OLED器件,器件结构为:ITO/TAPC(20nm)/TBADN:b1或b2(x wt%,30nm)/TPBI(50nm)/Liq//Al(100 nm)。其器件性能测试结果显示,当b2的掺杂浓度为10%时器件具有5135 cd/m2的最大亮度,功率效率最高可达到2.1 lm/W,外量子效率最高可达到2.3%,电致发光光谱显示为蓝光发射。从器件效果来看,b2比b1具备更好的性能。第三部分,噻吩在电致发光和染料敏化太阳能电池等方面应用十分普遍,以噻吩取代的N-香豆素为发光团,以芘为核、以苯为桥,分别制备了1-(3-噻吩基-7-二乙基氨基香豆素)芘(DZSFB),1-(3-噻吩基-7-二乙基氨基香豆素)-4-(7-二乙基氨基香豆素)苯(SBS),1-(3-噻吩基-7-二乙基氨基香豆素)-4-(香豆素)苯(DZSBS)三种代有噻吩基团的香豆素衍生物发光材料,由于噻吩能够拓宽吸收范围,使得紫外吸收和荧光发射都能够红移,进而调节光色,增加电子传输性能。对目标化合物SBS、DZSBS、和DZSFB的紫外-可见吸收、循环伏安、寿命、热稳定性等性能进行了研究并进行了密度泛函计算。与第二章和第三章类似的化合物相比光谱红移,热稳定性降低,发光效率也减弱(噻吩环上S原子的杂原子效应)。得到结论:1、将苯环替代为噻吩环时,噻吩环的引入降低了分子的HOMO能级;2、噻吩环的引入,使得发射光谱发生了红移,并且通过增加或减少噻吩环的数量调节光色,可利用噻吩环设计调节光色的分子;3、噻吩环的引入降低了熔点、热分解温度,增加了溶解性。

摘要译文

关键词：

OLED; 香豆素衍生物; 蒽; 芘; 噻吩

学位年度：

2018

学位类型：

硕士

学科专业：

无机化学

导师：

张慧

中图分类号：

TB34[功能材料⑨]

学科分类号：

080501[材料学];080508[光电信息材料与器件]

D O I：

10.7666/d.Y3443285