含硅类宽禁带母体材料的设计合成与光电性质研究

论文摘要

金属配合物磷光材料的应用大大提高了有机电致发光器件的效率,但磷光材料由于其较长的激发态寿命,在高浓度的情况下易发生三线态激子之间的淬灭,因而通常将其以低浓度的形式掺杂到母体材料中制作电子发光器件,母体材料是整个发光层的承载主体,因而母体材料的选择及其本身的性质将直接影响到整个器件的效果。本论文立足于设计合成新的母体材料体系,研究材料结构与性质的关系,并通过最终器件性能的反馈来提炼母体材料的设计思路,主要内容包括以下四个方面：1.通过6-Si打断主链芴结构及非共轭的方式引入咔唑烷基链,设计合成了具有不同禁带宽度和不同侧基的聚合物和齐聚物。系统研究了结构对母体材料的禁带宽度和空穴注入性质的影响；并通过掺杂红绿蓝三色的客体进行了器件性能的对比,发现具有更宽禁带和更好空穴注入的母体材料具有更为优越的器件性能。2.为了增强聚合物母体材料的电子注入与传输性能,将具有较强亲电性能的氰基以烷基链的形式在不影响聚合物禁带宽度的前提下引入聚合物中,单载流子器件和UPS表征证明了氰基对于聚合物在电子注入与传输性能上的改善,并通过引入不同氰基的含量调节其载流子的平衡和薄膜形貌；最终的掺杂器件数据表明兼顾了载流子传输平衡的性质和良好的薄膜性质的母体材料能获得更好的器件性能。3.通过四苯基硅为中心以非共轭的九号位偶联咔唑和多聚咔唑,设计合成了系列具有较高三线态能量,较好热力学性能和较稳定的薄膜形貌的宽禁带小分子母体材料。选取其中的材料制备了蒸镀和旋涂的蓝光器件,均获得了较好的性能,且表现了很好的稳定性。4.为了增强小分子母体材料的电子注入与传输的性质,以非共轭的方式引入吡啶合成得到了具有双极性特性的母体材料,其在保持材料高三线态能量的前提下,表现出了更低的LUMO能级。掺杂蓝光和绿光的器件显示了双极性母体材料在器件应用方面的潜力。

论文目录

• 内容提要
• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 有机电致磷光绪论
• 1.2 电致磷光器件主体材料的选择
• 1.3 宽禁带母体材料的发展
• 1.3.1 聚合物宽禁带母材料
• 1.3.2 小分子宽禁带母体材料
• 1.3.2.1 含咔唑和苯胺的小分子母体材料
• 1.3.2.1.1 单纯咔唑类的小分子母体材料
• 1.3.2.1.2 咔唑和苯胺衍生物的小分子母体材料
• 1.3.2.2 含硅烷的小分子母体材料
• 1.3.2.2.1 单纯硅烷类的小分子母体材料
• 1.3.2.2.2 硅烷衍生物的小分子母体材料
• 1.3.2.3 含磷酰基的小分子母体材料
• 1.3.2.4 以芴为构筑单元的小分子母体材料
• 1.3.3 溶液加工型的小分子母体材料
• 1.4 本论文的设计思路
• 1.4.1 论文的选题
• 1.4.2 本论文的设计思路
• 1.4.3 论文的结构
• 第2章 含硅类聚芴母体材料的合成与器件性质的研究
• 2.1 引言
• 2.2 聚合物和齐聚物的合成与结构表征
• 2.2.1 聚合物和齐聚物的单体合成与结构表征
• 2.2.2 聚合物和齐聚物的合成与结构表征
• 2.3 聚合物和齐聚物的基本性质表征
• 2.3.1 聚合物和齐聚物的光物理性质
• 2.3.2 聚合物和齐聚物的电化学性质
• 2.3.3 聚合物和齐聚物的热力学性质
• 2.3.4 聚合物和齐聚物的薄膜形貌
• 2.3.5 聚合物和齐聚物的掺杂光谱
• 2.4 聚合物和齐聚物的电致发光性质
• 2.4.1 聚合物和齐聚物作为母体的蓝光器件
• 2.4.2 聚合物和齐聚物作为母体的绿光器件
• 2.4.3 聚合物和齐聚物作为母体的红光器件
• 2.5 本章小结
• 第3章 含硅类聚氰基烷基链咔唑的双极性母体材料的合成与器件性质的研究
• 3.1 引言
• 3.2 聚合物的合成与结构表征
• 3.3 聚合物的基本性质表征
• 3.3.1 聚合物的光物理性质
• 3.3.2 聚合物的热力学性质
• 3.3.3 聚合物的载流子注入与传输性质
• 3.3.4 聚合物的薄膜形貌
• 3.4 聚合物的电致发光性质
• 3.4.1 聚合物本体的电致发光性质
• 3.4.2 聚合物作为母体的电致发光性质
• 3.4.2.1 聚合物作为蓝光母体的电致发光性质
• 3.4.2.2 聚合物作为蓝光母体的电致发光性质
• 3.5 本章小结
• 第4章 硅烷偶联咔唑类小分子母体材料的合成与器件性质的研究
• 4.1 引言
• 4.2 化合物的合成与结构表征
• 4.2.1 化合物的单体合成与结构表征
• 4.2.2 化合物的合成与结构表征
• 4.3. 化合物的基本性质表征
• 4.3.1 化合物的光物理性质
• 4.3.2 化合物的电化学性质
• 4.3.3 化合物的热力学性质
• 4.3.4 化合物的薄膜形貌
• 4.4 化合物的电致发光性质
• 4.4.1 化合物作为母体的真空蒸镀的蓝光器件
• 4.4.2 化合物作为母体的溶液加工的蓝光器件
• 4.5 本章小结
• 第5章 硅烷偶联咔唑与吡啶类双极性小分子母体材料的合成与器件性质的研究
• 5.1 引言
• 5.2 化合物的合成与结构表征
• 5.2.1 化合物的单体合成与结构表征
• 5.2.2 化合物的合成与结构表征
• 5.3 化合物的基本性质表征
• 5.3.1 化合物的光物理性质
• 5.3.2 化合物前线轨道的排布
• 5.3.2.1 化合物前线轨道的理论模拟
• 5.3.2.2 化合物的电化学性质
• 5.3.3 化合物的热性质
• 5.3.4 化合物的薄膜形貌
• 5.4 化合物的电致发光性质
• 5.4.1 化合物作为母体的蓝光器件
• 5.4.2 化合物作为绿光的蓝光器件
• 5.5 本章小结
• 第6章 实验试剂和测试仪器
• 参考文献
• 作者简历
• 攻读博士学位期间发表论文
• 致谢