有机电子传输材料聚集态结构的研究

论文摘要

为了满足有机光电器件的需求，有机电子传输材料的研制成为国内外研究的热点。一方面，我们需要寻找出具有高迁移率、稳定性和溶解性好的有机n型材料；另一方面，我们也需要研究材料结构与性能之间的关系，用来指导材料的制备和器件的优化。苝酰亚胺是一种廉价易得的有机n型材料，具有良好的光学和热稳定性，在有机光电子器件领域有着广泛的应用潜力。本课题组已经合成了多种苝类衍生物，并对其结构和性能进行了研究，对其聚集态结构有了一定程度的了解。本论文在这些基础上，通过溶液法进一步研究氟代苝酰亚胺和花四羧酸酯两大体系的聚集态结构。采用溶剂非溶剂交换、再沉淀、浇铸、非溶剂注入饱和溶液、热饱和溶液缓慢降温以及气相溶剂退火等多种方法，生长了不同位置单氟代的苝酰亚胺衍生物晶体，制备了多氟代苝酰亚胺的一维纳米结构，通过溶剂非溶剂交换法获得了全氟代的苝酰亚胺DPFPP单晶。通过偏光显微镜、扫描电镜、透射电镜和电子衍射等方法表征了氟代苝酰亚胺衍生物晶体和纳米结构的形貌和结构，探索了不同溶剂、不同生长环境、反应条件对其聚集方式的影响。发现取代的氟原子越多，溶解度越大，越容易得到晶体。晶体结构研究表明，DPFPP单晶属于三斜晶系，其晶胞参数为a=7.12（?），b=10.72 （?），c=29.14 （?），α=97.0°，β=89.6°，γ=93.4°。由于晶胞的c轴基本上垂直于针状晶体的长轴方向，分子堆砌时苝环平面被认为是垂直于晶体的径向，也就是说，分子沿一维方向紧密堆砌。利用紫外-可见光吸收光谱、荧光光谱等方法表征了不同溶剂下苝四羧酸酯溶液的光谱特性，发现溶剂的极性对光谱有一定程度的影响。随着溶剂极性的增强，吸收光谱发生蓝移。用浇铸和气相溶剂退火两种方法生长了带有不同长度烷基链的苝四羧酸酯晶体，利用偏光显微镜表征了晶体的形貌，研究了分子结构和不同的生长环境对其聚集方式的影响。发现花四羧酸酯极易结晶，得到了形态各异的各种晶体，如球晶、雪花状晶体，还有肉眼可见的一维结构的晶体。烷基链的长度对晶体的形貌没有决定性的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 文献综述
• 1.1 有机电荷传输材料
• 1.2 有机含氟光电材料
• 1.2.1 低聚噻吩和聚噻吩类
• 1.2.2 酞菁和卟啉类
• 1.2.3 萘酐及其衍生物
• 1.3 材料的聚集态结构对性能的影响
• 1.4 一维纳米结构的半导体材料和器件
• 1.5 苝酰亚胺
• 1.5.1 氟代苝酰亚胺
• 1.5.2 长链烷基代苝类衍生物
• 1.6 课题的提出和意义
• 第2章 氟代苝酰亚胺晶体的制备与研究
• 2.1 晶体的生长
• 2.1.1 原料
• 2.1.2 溶剂非溶剂交换法
• 2.1.3 再沉淀法（Reprecipitation）
• 2.1.4 浇铸法
• 2.1.5 非溶剂注入饱和溶液法（Phase Transfer）
• 2.1.6 热饱和溶液缓慢降温法
• 2.1.7 气相溶剂退火法（Solvent-Vapor Annealing）
• 2.2 形貌的表征
• 2.2.1 DPFPP单晶
• 2.2.2 DTFPP晶体
• 2.2.3 再沉淀法
• 2.2.4 浇铸
• 2.2.5 非溶剂注入饱和溶液
• 2.2.6 热饱和溶液缓慢降温
• 2.3 电子传输性能
• 2.4 本章小结
• 第3章 苝四羧酸酯的聚集态结构
• 3.1 溶液的配制
• 3.1.1 溶质
• 3.1.2 溶剂
• 3.2 晶体的生长
• 3.2.1 浇铸
• 3.2.2 气相溶剂退火
• 3.3 光谱
• 3.4 晶体形貌
• 3.4.1 浇铸
• 3.4.2 气相溶剂火
• 3.5 本章小结
• 第4章 主要结论与创新点
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的成果
• 致谢