氟取代苯撑乙烯撑齐聚物发光材料

论文摘要

寿命和效率是有机电致发光研究领域里的两个重要而富有挑战性的问题。氟取代已经被证明是提高有机半导体稳定性的有效途径;而高发光效率被证明可以通过调控分子间的相互作用来实现。本论文采取支化共轭核心与处国氟取代相结合的分子设计思想来获得高稳定性高效率的蓝光材料。合成并提纯了三种氟取代苯撑乙烯撑齐聚物,分别为反式2,3,4,5,6-五氟代芪（trans-PFS）、全反式—1,3,5—三（2,3,4,5,6—五氟苯乙烯基）苯（trans-TPFSB）和2,5,2′,5′—四（2,3,4,5,6—五氟苯乙烯基）—联苯（TPFSBP）,研究了这些新型发光材料的分子聚集特点与固体薄膜的生长规律,并研究了它们在溶液和固体薄膜状态下的发光性能。 trans-PFS是氟取代苯撑乙烯撑齐聚物的基本结构代表。紫外-可见吸收光谱的明显蓝移说明相邻分子间形成H-聚集体,激子耦合的结果将导致荧光的淬灭。拉曼光谱和X-射线衍射表征结果说明:在trans-PFS分子的旋涂薄膜中分子以面面重叠、头尾相接的方式堆积,得到的薄膜是高度取向的有序薄膜,并且薄膜中分子排列的有序程度可以通过基片修饰得到有效提高,这对于通过溶液加工技术制备有序共轭分子固体薄膜有重要的参考价值。 trans-TPFSB是三叉型苯撑乙烯撑齐聚物的代表性结构。支化的分子形状和外围氟取代赋予该分子特殊的固体形成模式。紫外-可见吸收光谱和荧光光谱证明:trans-TPFSB分子在极性溶剂中容易形成聚集体;即使在浓度为10-4mol/L的弱极性溶液中,trans-TPFSB也全部以聚集体的方式存在,并且同时表现出H—聚集体和J—聚集体的光谱特征。而固体薄膜的光谱却表现出单分子的吸收性状,说明薄膜中分子间的相互作用非常小。DSC测试结果表明薄膜具有良好的热稳定性,在70℃的高温衬底上蒸镀的薄膜仍是无定形薄膜,在100℃以上发生热力学转变。这有利于消除浓度淬灭,获得高效率的荧光。用AFM技术对各种厚度的真空沉积薄膜进行表面形貌研究,结果说明:trans-TPFSB的蒸镀薄膜遵循岛状生长模型,在纳米尺度薄膜的表面上总是留出未被覆盖的空隙,所以不适于做OLED。然而,仔细的研究发现得到的薄膜表面具有特殊的微米—纳米等级结构,接触角测试结果表明该表面具有接近超疏水的特性,这将有助于耐水性的有机半导体器件的设计与制备。 TPFSBP分子中存在一个联苯结构核心,用来把两条氟取代苯撑乙烯撑齐聚物固定成交叉构型的分子,以便有效抑制分子间的面面重叠。与参考化合物全反式—2,5—二（2,3,4,5,6—五氟苯乙烯基）溴苯（trans-BPFSB）的对比研究结果表明:trans-BPFSB的溶液和固体薄膜荧光发射峰分别在413nm和489nm,而TPFSBP相应的发射峰则分别在427nm和451nm,交叉结构核心的引入显著降低了分子浙江大学硕士学位论文高稳定的氟取代苯撑乙烯撑齐聚物发光材料聚集造成的发光红移和浓度淬灭,使TPFSBP成为一种有潜力的高效率的蓝光材料。本文在材料合成、分子聚集态结构、薄膜生长规律等方面的研究结果对于高稳定高效率的有机蓝光发光材料与器件的设计和制备都具有重要意义。I关键词1:氟取代,苯撑乙烯撑齐聚物,聚集态,发光材料AbstraCt Life一time and lumineseent effieieney are two key Parameters for organie lightemitting deviees（OLEDs）.It has been Proved that the stability ean be imProved bysubstitution of hydrogen认th fluorine atoms on the luminescent chromoPhores.Meanwhlle,high lumineseeni effieieney ean be obtained by eontrol the formation ofintermoleeular aggregates.In this dissertation,we adoPted a strategy,introdueingabranched core in eonjugation Mth PeriPheral fluorination,to realize some stable bluelight一emitter with high ltnnineseent efficieney.Three model eomPounds of fluorinated01190（P henylenevinylene）molecules,trans一2,3,4,5,6一Pentafluorostilbene（介农刀,.PFS）,trans一l,3,5一tri一（2,3,4,5,6一Peniafluoro一styryl）benzene（介口”‘一TPFSB）andZ,5,2,,5’-Tetra（2,3,4,5,6一Peniafluoro一styryl）一biPhenyl（TPFSBP）,were synthesized and Purified.The aggregation behaviors in solutions and films,the film formation eharacteristiesresPeet to these model eomPounds were investigated and their lumineseent ProPerties、vere elueidated. trans一PFS 15 a fundamenial model of 01190印henylenevinylene).The blueshift inthe absothanee sPeetrum show the adjaeent moleeules are easy to formH一aggregateswhere the exeiton sPlitting will result in lumineseenee quenehing.R田的an sPectrumand XRD Pattems show the sPin一eoated thin films are highly ordered with themoleeules erecting on the substrate and this moleeule orientation can be imProved bysubstrate modifieation.This result 15 signifieant to the researeh solution Proeessing ofhighly ordered thin film from conjugated organie semiconductor· trans一TPFSB 15 a tyPieal model of trifur

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 有机电致发光器件研究进展
• 1.2 有机电致发光的物理过程
• 1.2.1 有机半导体材料的发光过程
• 1.2.2 有机电发光器件的发光机理
• 1.2.3 有机电致发光器件的发光效率
• 1.3 有机电致发光器件的结构
• 1.4 有机电致发光器件的效率和寿命的提高
• 1.4.1 发光效率的提高
• 1.4.1.1 三线发态光
• 1.4.1.2 提高单线态发光的效率
• 1.4.2 器件寿命的提高
• 1.5 课题提出与意义
• 第二章 氟取代苯撑乙烯撑齐聚物的合成与表征
• 2.1 化合物1的合成和结构表征
• 2.2 化合物2的合成和结构表征
• 2.3 化合物3的合成和结构表征
• 2.4 化合物4的合成和结构表征
• 2.5 化合物5的合成和结构表征
• 2.6 化合物6的合成和结构表征
• 第三章 氟取代芪衍生物的发光行为
• 3.1 t-PFS的聚集行为和发光
• 3.2 固体薄膜中trans-PFS分子的取向
• 3.3 trans-PFSB的聚集行为和发光特性
• 3.4 小结
• 第四章 三支化trans-PFSB的薄膜形貌及其疏水性质
• 4.1 trans-PFSB的薄膜生长过程的AFM观测
• 4.2 结论
• 第五章 发蓝光的外围氟取代的交叉结构的三聚苯撑乙烯撑
• 5.1 trans-BSB的聚集行为和发光
• 5.2 trans-BPFSB的聚集行为和发光
• 5.3 TPFSBP的聚集行为和发光
• 5.4 小结
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士期间完成的论文
• 致谢