新型有机电致发光材料的制备及其性能研究

论文摘要

用于OLED（Organic Light Emitting Diodes）的磷光材料主要包括一些重金属如铱、铂等的配合物,这些配合物中心离子d轨道上强烈的自旋轨道耦合导致单重态和三线态能级的混合而出现三线态发光,从而使得材料的内量子效率可由25%提升至近100%。其中金属铱配合物因具有短的磷光寿命和高的发光效率而成为研究的热点。通过对配体的设计和改造,可以改变发光材料的性能、改善主客体材料的相容性,从而提高器件的发光效率、亮度,延长器件的使用寿命。本论文针对目前磷光材料和器件存在的问题,例如：三线态激子寿命过长,发光效率,品质不高等等,进行了新型环金属铱配合物的分子设计、合成及其电致发光性能的研究。本论文工作主要设计过程包括两个方面,一是合成一系列新型的配体,将这些配体与三氯化铱反应,得到新的环金属铱的配合物,对这些配合物用核磁荧光光谱以及紫外光谱等进行结构表征；二是用合成的配合物作为发光客体,掺杂于发光主体4,4’-N,N’-dicarbazole-biphenyl （CBP）中,制备多层结构的电致发光器件,研究它们的电致发光性质。具体的工作主要包括：1、对传统的2-芳基吡啶类的配体进行结构修饰,合成了四个具有不同共轭体系的金属配体,期望在吡啶环的4-位接入不同的取代基如苯基,甲基,叔丁基等,从而调节配体的共轭体系,以获得满意的能量传输效率,发光波长,并且能够产生一定的空间效应,减少三重态激子的自淬灭现象；在苯环上进行氟代,改善发光性能,利于蒸镀,增加成膜性并提高器件的稳定性,通过这些配体和三氯化铱反应合成十二个新的配合物,利用1HNMR、13CNMR、PL、以及UV等对配合物进行结构表征。以配合物Ir（DFPP）2（pic）作为发光客体掺杂于主体材料CBP中,制备工多层结构的器件,在6伏左右的低驱动电压下,器件能发射比较强的蓝绿色磷光,波长为498nm,最高亮度为24220 cd/m2,最大效率为5.47 cd/A,量子效率为3.05%。结果表明,器件呈现电致磷光发光特性,器件的发光波长与配体结构有关系,在C^N配体接入取代基氟后,发射波长会产生蓝移；增加配体的共轭体系,发射波长产生红移。2、设计、合成了两个新型的具有一定刚性或较小可扭转度、不同共轭程度的环金属配体,并以此制备了四个相应的铱配合物,利用1HNMR、13CNMR、PL、以及UV等对配合物进行结构表征。以配合物（BIIO）2Ir（acac）作为发光客体掺杂于主体材料CBP中,研究了它们的电致发光性质。在6袄的低压驱动下,器件的发光波长为498 nm,其最大亮度和最大外量子效率,分别为79640 cd/m2和11.2%。结果表明此类刚性配体可以提高配合物的外量子效率,亮度并且对光色有较好的改变。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 有机电致发光材料的进展
• 1.2 有机电致发光器件的结构
• 1.3 有机电致发光器件的发光机理
• 1.4 用于有机电致发光器件的材料
• 1.4.1 空穴传输材料
• 1.4.2 电子传输材料
• 1.5 发光材料
• 1.5.1 过渡金属铱（Ir）配合物发光材料
• 1.6 评价有机电致发光器件性能的主要参数
• 1.6.1 发射光谱
• 1.6.2 发光效率
• 1.6.3 发光亮度
• 1.6.4 电流密度—电压关系
• 1.6.5 亮度—电压关系
• 1.7 立题依据
• 参考文献
• 第二章 2-芳基吡啶衍生物为配体的金属铱配合物的合成及性能研究
• 2.1 引言
• 2.1.1 以2-芳基吡啶衍生物为配体的配合物的简介
• 2.1.2 本课题研究内容
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 配体的合成
• 2.2.2 配合物的合成与表征
• 2.2.3 光学性质
• 2.2.4 电致发光性能
• 2.3 本章小结
• 2.4 实验部分
• 2.4.1 器件的制备
• 2.4.2 配体和配合物的合成与表征
• 参考文献
• 第三章 具有刚性结构配体的金属铱配合物的合成及性能研究
• 3.1 引言
• 3.1.1 本课题研究内容
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 C∧N刚性配体的合成
• 3.2.2 配合物的合成与表征
• 3.2.3 光学性质
• 3.2.4 电致发光性能
• 3.3 本章小结
• 3.4 实验部分
• 3.4.1 器件的制备
• 3.4.2 配体的合成与表征
• 3.4.3 配合物的合成与表征
• 参考文献
• 总结
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢