PVK与新型D-π-A分子掺杂体系的能量转移及发光性质

通过对PVK与4种新型D-π-A分子(分别简写为CKD, TKD, PKD, NKD)掺杂体系的吸收光谱、激发光谱和光致发光光谱的研究, 分析了掺杂体系的光致发光特性和能量转移现象. 制备了结构为ITO/PEDOT/PVK∶D-π-A ω/Alq3/Al的电致发光器件, 研究了掺杂体系的电致发光性能. 研究结果表明, 通过改变D-π-A分子中不同给电子能力的电子给体, 可以调控其带隙, 进而实现对D-π-A分子发光峰位的调节; 给电子基团空间立构效应越高, 其荧光量子效率越高. 在掺杂体系的光致发光和电致发光中, PVK与D-π-A分子之间都发生了有效的能量转移, 通过调节PVK与D-π-A分子的比例, 可以调节掺杂体系的发光性能. 当TKD在PVK中的掺杂质量分数为6％时, 电致发光器件发光亮度为729.1 cd/m2时, 发光效率达到1.75 cd/A.     

二苯胺取代吖啶衍生物发光材料的合成、表征及电致发光性能

设计合成了2个苯胺取代吖啶衍生物N3,N3,N6,N6-四苯基吖啶基-3,6-二胺(1)和N3,N3,N6,N6-四对甲苯基吖啶基-3,6-二胺(2),通过化学修饰在吖啶核的两端引入二苯胺取代基可以调节化合物的能级和堆积结构等性质,从而使这些吖啶衍生物具有良好的发光性能,可用于制备电致发光器件.基于吖啶衍生物为掺杂发光材料制备的电致发光器件均呈现绿光发射,器件开启电压较低(2.4 V),以化合物1和2制备的器件最高功率效率分别为4.9和8.2 lm/W.考察了其光物理、电化学、热学和荧光量子效率等性能.结果表明,化合物1和2具有较高的量子效率及匹配的能级结构,这是获得较高电致发光效率的基础.     

吖啶衍生物的合成、表征、光致发光及电致发光性质研究

本文设计合成了一系列以吖啶为核的荧光小分子发光化合物（1～4）,通过在分子两侧引入不同的取代基来调节化合物的能级、载流子传输性质.对这些材料的光物理、电化学、热力学和能量转移性能进行了系统表征.结果表明这些材料具有高的发光效率、合理的能级结构和良好的主/客体能量转移特性.以这些材料为发光层的器件显示了优良的性能,电致发光器件的开启电压为2.4V,最高效率可达到13.3lm/W和11.8cd/A.     

一种热活化延迟荧光黄光材料的合成、性能及高效率电致发光器件

利用吩噁嗪和嘧啶分别作为电子给体和电子受体，通过Buchwald-Hartwig和Suzuki偶联反应成功合成了一种热活化延迟荧光黄光材料pPBPXZ.密度泛函理论计算显示，pPBPXZ分子中吩噁嗪和嘧啶结构单元间的二面角接近90°，而两个嘧啶结构单元与连接二者的苯环间的二面角接近0°；pPBPXZ的最高电子占据轨道主要分布在吩噁嗪结构单元上，最低电子未占轨道主要分布在嘧啶环和苯环上，两种分子轨道只有很小部分重叠.循环伏安、热重和差热测试表明，pPBPXZ具有高的电化学稳定性和热稳定性.在甲苯溶液中，pPBPXZ在360~495 nm显示出了明显的分子内电荷转移跃迁吸收，室温发光峰出现在535 nm.根据低温（77 K）荧光和磷光光谱，计算得到pPBPXZ的最低激发单重态和最低激发三重态能级分别为2.57 eV和2.48 eV，能级差（△E_ST）仅为0.09 eV.利用pPBPXZ作为发光层客体掺杂材料，制备出了高效率的黄光电致发光器件.器件的发射峰出现在552~560 nm，最大电流效率、功率效率和外量子效率分别达到了49.9 cd/A、49.0 lm/W和15.7%，而且发光效率受pPBPXZ掺杂浓度影响较小.     

带烷氧基的苯基蒎烯吡啶铱配合物在聚合物电致发光器件中的应用研究

采用旋涂法将一组带烷氧基的苯基蒎烯吡啶铱(Ⅲ)配合物(Ir(RO-pppy)₃)磷光材料掺杂到PVK中,制作出了聚合物电致发光器件:ITO/PE-DOT:PSS(40 nm)/PVK_0.7:PBD_0.3:(x%.)Ir-complex(80 nm)/CsF(1.5 nm)/Mg:Ag(200 nm).实验结果表明,带有长烷氧基链配体的铱(Ⅲ)配合物能表现出更好的器件行为,当掺杂浓度为3.2%时,器件的最高发光效率达19.9 cd/A(7.8 lm/W,9.1V),CIE为(0.20,0.56);器件最大亮度为15700 cd/m²(8.4V).通过对这组铱(Ⅲ)配合物的光物理行为及电化学性能的研究,考察了主体材料与配合物之间的能级配置以及能量转移的机理.     

四氮杂大环化合物在有机电致发光器件中的应用(英文)

合成了四氮杂大环化合物,Tetraazamacrocycliccompound,6,12,19,25 tetramethyl 7,11:20,24 dinitrilo dibenzo［b,m］［1,4,12,15］tetra azacyclo docosine(TMCD).TMCD作为电子传送材料,探讨了它在有机电致发光器件中的应用.制作了结构为:玻璃基板／ITO阳极／NPD／Alq／TMCD／LiF／Al阴极的器件.评价的结果显示:该有机电致发光器件在538nm的绿色发光来源于Alq层.它的最大外部量子效率为0.84%,视感效率为1.30lm／W.最先提出了四氮杂大环化合物做为电子传送材料,可应用于电致发光领域.     

基于2,4,6-三苯基-1,3,5-三嗪和芴单元的激基缔合物主体材料的制备与应用（英文）

设计合成了三种基于2,4,6-三苯基-1,3,5-三嗪和芴单元的双极性主体材料FTRZ, p TFTRZ和mTFTRZ.分别研究了它们的热稳定性、光物理性能、电化学性质和电致发光器件性能与分子的拓扑结构之间的关系.FTRZ,p TFTRZ和mTFTRZ的热分解温度均在400℃以上,p TFTRZ和mTFTRZ的玻璃化转变温度分别是103和120℃.化合物FTRZ,p TFTRZ和mTFTRZ在甲苯溶液中的光学带隙分别为3.24,3.29和3.24eV,它们的三重态能级分别为3.04,3.11和3.05 eV.由于2,4,6-三苯基-1,3,5-三嗪平面间的π-π作用,化合物FTRZ, p TFTRZ和mTFTRZ在薄膜状态下形成激基缔合物,荧光发射光谱明显红移.最后研究了FTRZ, p TFTRZ和mTFTRZ作为客体发光分子2,4,5,6-四(9-咔唑基)-间苯二腈的主体材料在绿色热活化延迟荧光电致发光器件中的应用.以化合物FTRZ作为主体材料的绿色有机电致发光器件(OLED)表现出更好的电致发光性能,最大电流效率为6.7cd/A,最大外量子效率为2.07%,最大亮度为35718 cd/m~2,远优于以p TFTRZ和mTFTRZ作为主体材料的绿光器件.     

三蝶烯基电致发光材料

有机电致发光二极管具有自发光、效率高、结构轻薄,能实现透明、柔性等多样化设计等优点,在显示和照明等领域具有广阔的应用前景。三蝶烯是由三个苯环通过饱和碳连接而成的稳定、三维、刚性结构,且三个苯环间的共轭非常小,三个苯环上取代基不同还能实现非常稳定的手性,能为高性能发光材料的设计提供理想的刚性三维骨架,以提升发光材料的稳定性、调控发光材料分子间相互作用力（降低浓度淬灭同时提高成膜性）和稳定的手性环境。本文综述了将三蝶烯基团融入到电致发光电子传输层及发光层材料分子中的研究进展,并对三蝶烯基电致发光材料的未来进行了展望。通过分析和总结三蝶烯基团对材料性能的影响,明确其优势,以期抛砖引玉,使更多科研工作者将三蝶烯的优势在未来的新材料领域继续发扬光大。     

蓝色磷光材料FIrpic的发光特性

研究了掺杂浓度及热退火对磷光材料双(4,6-二氟苯基吡啶-N,C2?)吡啶甲酰合铱(FIrpic)发光性能的影响.不同掺杂浓度的薄膜及有机电致发光器件(OELDs)的发光颜色都随FIrpic浓度的增大由蓝色逐渐变化到黄绿色.纯FIrpic薄膜的吸收光谱和光致发光(PL)光谱在440-480nm范围内有明显的光谱重叠,476nm处的发光强度随FIrpic掺杂浓度增大而降低主要是由自吸收效应引起的.测量了不同激发密度下的光致发光光谱和不同掺杂浓度下的电致发光(EL)光谱,发现530nm处的发光强度随激发强度或掺杂浓度的增大而增强,证实了530nm处的发光是来源于FIrpic分子间的激基缔合物发光.通过比较热退火前后薄膜微观形貌及电致发光器件光谱的变化,进一步证实了热退火促进FIrpic分子聚集,增强了FIrpic分子间的辐射跃迁发光.通过调控FIrpic掺杂浓度和优化器件结构,并对器件进行热退火处理得到一系列发光颜色从蓝色逐渐变化到黄绿色的有机电致发光器件.     

蓝色磷光材料Flrpic的发光特性

研究了掺杂浓度及热退火对磷光材料双(4,6-二氟苯基吡啶-N,C2’)吡啶甲酰合铱(Flrpic)发光性能的影响.不同掺杂浓度的薄膜及有机电致发光器件(OELDs)的发光颜色部随Flrpic浓度的增大由蓝色逐渐变化到黄绿色.纯Flrpic薄膜的吸收光谱和光致发光(PL)光谱在440-480 nm范围内有明显的光谱重叠,476 nm处的发光强度随Flrpic掺杂浓度增大而降低主要是由自吸收效应引起的.测量了不同激发密度下的光致发光光谱和不同掺杂浓度下的电致发光(EL)光谱,发现530 nm处的发光强度随激发强度或掺杂浓度的增大而增强,证实了530 nm处的发光是来源于Flrpic分子间的激基缔合物发光.通过比较热退火前后薄膜微观形貌及电致发光器件光谱的变化,进一步证实了热退火促进Flrpic分子聚集,增强了Flrpic分子间的辐射跃迁发光.通过调控Flrpic掺杂浓度和优化器件结构,并对器件进行热退火处理得到一系列发光颜色从蓝色逐渐变化到黄绿色的有机电致发光器件.     

基于氰基化9-苯基芴衍生物的激基复合物发光与性质研究

激基复合物发光器件因给、受体材料掺杂比例易调且易实现小的单线态-三线态能隙差等优势, 在发展工艺简单、性能高效的有机发光二极管方面显示出很大的应用潜力. 针对目前激基复合物受体材料的种类仍较为匮乏, 器件性能仍需改善等问题, 本工作设计合成出新型基于9-苯基芴的电子受体材料(TCNDPFCz)用于构筑激基复合物发光器件. 实验表明, 受体分子TCNDPFCz与给体分子1,1-bis[(di-4-tolylamino)phenyl]cyclohexane (TAPC)掺杂后(TAPC: TCNDPFCz)呈现明显的激基复合物发光, 其光致发光效率为54%, 电流效率为27.2 cd•A^‒1, 功率效率为32.9 lm•W^‒1, 外量子效率为12.5%. 经分析, 我们推测激基复合物TAPC:TCNDPFCz形成的过程得益于TCNDPFCz具有很强的吸电子能力. 本工作表明9-苯基芴可以作为骨架单元来构筑受体分子, 为开发新型电子受体材料提供了新策略.     

分子型有机空穴传输材料和红色发光材料的设计合成、物化性质及在有机电致发光器件中的应用

有机电致发光器件具有直流电压驱动、主动发光、体积小、无视角限制、响应快,以及色彩全、制作工艺简单等优点,作为新型显示技术而倍受瞩目.在构建有机电致发光器件的三大材料中 (空穴传输材料、电子传输材料和发光材料),空穴传输材料的玻璃化温度(Tg)以及红色发光材料的色纯度和发光效率亟待改进.本论文通过对分子进行合适的裁剪与修饰,设计合成了具有良好应用前景的空穴传输材料和红色发光材料,研究了化合物的物化性质与分子结构的关系以及它们在器件上的应用.     

两种基于氮杂环结构铱(Ⅲ)配合物的合成及有机电致发光性能

以苯基嘧啶/吡啶基嘧啶为母核, 同时引入2个三氟甲基(CF₃)合成了2-[3,5-二（三氟甲基）苯基]-5-氟基嘧啶(tfmphfppm)和2-[2,6-二（三氟甲基）-4-吡啶基]-5-氟基嘧啶(tfmpyfppm)主配体, 并以2-(5-苯基-1,3,4-噁二唑-2-)苯酚(pop)为辅助配体合成了2种铱(III)配合物Ir(tfmphfppm)₂(pop)和Ir(tfmpyfppm)₂(pop), 其发射光谱峰分别位于484和504 nm, 分别属于蓝绿光和绿光发射, 发光量子效率分别达到76%和89%. 由于氮杂环和2,5-二苯基-1,3,4-噁二唑基团的存在, 配合物具有较低的最低未占据分子轨道(LUMO)能级和较高的电子迁移率. 以2种 铱(III)配合物为发光中心制备的有机电致发光器件(OLED)显示了较好的器件性能, 其最大亮度(L_max)、 最大电流效率(η_{c, max})、 最大功率效率(η_{p, max})和最大外量子效率(EQE_max)分别为33379 cd/m², 76.55 cd/A, 31.59 lm/W和26.7%; 并且该器件显示了比较小的效率滚降, 在亮度为1000 cd/m²时, 器件的η_c仍然可以达到72.71 cd/A. 本文结果表明, 氮杂环、 2,5-二苯基-1,3,4-噁二唑和三氟甲基基团可以有效提高铱(Ⅲ)配合物的发光性能和电子迁移率, 从而提高器件的性能.     

二咔唑四苯乙烯多功能发光化合物的合成与性能

合成了一种新型的具有压致荧光变色效应的聚集诱导增强发光(PAIE)化合物二咔唑四苯乙烯; 通过核磁共振、质谱和元素分析等手段对其进行了结构表征; 利用紫外吸收光谱、荧光发射光谱、热分析和X射线衍射等手段研究了化合物的基本性能. 实验结果表明, 随着水含量的增加, 该化合物溶液荧光强度增强了171倍, 荧光量子产率提高了100倍, 表现出明显的聚集诱导增强发光效应; 在外界因素作用下该化合物固体样品可实现结晶态与无定形态的相互转变. 结晶态的荧光发射波长为450 nm, 无定形态为480 nm, 相差30 nm, 说明该化合物具有明显的压致荧光变色效应; 将该化合物用于制备发光器件, 未经优化的器件亮度达2438 cd/m², 电流效率为2.87 cd/A, 流明效率为1.81 lm/W. 该化合物是一种多功能材料.     

磷光客体三重态能级对基于PVK主体的电致发光器件的影响

将磷光客体掺入PVK:PBD主体材料中是获得高效率磷光电致发光器件 (PhPLED)的有效途径.然而,分别掺杂Ir(pppy)₃、Ir(F-pppy)₃和Ir(F₂-pppy)₃三种磷光客体的PhPLED器件性能件却显著不同.我们分别模拟主-客体间能量转移和客体直接捕获电子空穴对两种机制,研究了三种客体材料的磷光发射及其衰减过程.研究表明:平衡的载流子注入和客体高效率的载流子捕获是实现Ir-配合物掺杂的PhPLED器件性能优良的主要机制,PVK较低的三重态能级使其无法成为蓝光磷光电致发光器件的主体,在PVK中掺入PBD的方法,则进一步降低了主体材料的三重态能级,这是蓝光磷光电致发光器件运行效率较低的主要原因.本文的研究结果可为高分子磷光电致发光器件的制备技术和新型磷光主体的设计提供参考.     

含芳胺和1,3,4-噁二唑的星型有机分子合成及光电性质

通过分子设计, 采用多步反应合成了2种新型的具有“双极”(Bipolar)性质和发光性能的以N原子为中心的星型有机分子. 用1H NMR, MS和元素分析进行了表征, 研究了化合物的热稳定性和固体粉末的光致发光性质, 并用循环伏安法测定了其电化学性能. 结果表明, 这种同时具备空穴传导和电子输入双重功能基团的星型有机小分子的光致发光性能优良(量子效率达到82%—95%), 热稳定性好, 可以作为有机电致发光器件材料.     

基于八氢联萘酚的大位阻手性发光材料构建及光电性质研究

以手性发光材料为发光中心制备能够直接发射出圆偏振电致发光(circularly polarized electroluminescence, CPEL)的器件, 即CP-organic light-emitting diode (CP-OLED), 在3D显示领域有极大的应用前景. 本工作设计了基于八氢联萘酚的手性热激活延迟荧光材料(S/R)-OBN-tBuCz, 八氢联萘酚作为有效的手性源, 而叔丁基咔唑取代的氰基苯作为高效发光部分. 八氢联萘酚外围较多的氢原子以及较大的叔丁基可以有效增加手性发光分子的空间位阻, 降低堆积效应, 抑制浓度淬灭, 有效提升器件的发光效率. 所合成的手性发光材料展现出明亮的绿光发射(523 nm)、高的荧光量子产率(85.2%)、较小的单线态-三线态能级差ΔE_ST (0.05 eV)和优秀的热稳定性. 圆二色(CD)与圆偏振发光(CPL)光谱显示出明显的对称圆偏振发光信号, 且溶液中的g_PL为+8.6×10^-4和–6.5×10^-4. 基于(S/R)-OBN-tBuCz的电致发光器件表现出优异性能: 起亮电压为3.9 V, 最大亮度为27709 cd•m^-2, 最大电流效率为43.8 cd•A^-1, 最大功率效率为33.5 lm•W^-1, 最大外量子效率为12.4%, 效率滚降很低, 并显示出明显的圆偏振电致发光信号, g_EL分别为+1.57×10^-3和–0.90×10^-3. 大位阻手性发光材料的设计有助于实现高效的CP-OLED, 该研究能促进手性发光材料及圆偏振电致发光器件等相关研究领域的发展.     

苯并噻唑酮类热活化延迟荧光材料的合成及其光电性能研究

以苯并噻唑-2-基(苯基)甲酮作为受体,具有强给电子能力的吩噁嗪和吩噻嗪作为给体构筑给体-受体(D-A)型分子,设计合成了两种具有聚集诱导发光(AIE)特性的热活化延迟荧光(TADF)红光材料3和4,并对它们的热稳定性、电化学性质、单晶结构、光物理性质和电致发光性能进行了系统研究.两种化合物具有较小的单三线态能级差(ΔE_ST,0.04和0.16 eV)以及微秒级延迟寿命(0.63和1.30μs),表现出明显的TADF特性.通过对比化合物在粉末状态下研磨前后的发射光谱,发现化合物4具有明显的力致变色发光现象.在纯薄膜下,两种化合物的发射峰分别为683和654 nm,光致发光量子产率(PLQY)分别为0.8%和3.6%.基于化合物3和4的非掺杂有机发光二极管(OLED)器件,均获得了纯红光发射(662和652 nm),器件的最大外量子效率(EQE)分别为0.15%和0.34%.虽然基于这两种化合物的器件发光效率有待提升,但它们的合成过程简便,能为开发苯并噻唑酮类TADF红光材料提供一定的启发.     

含三苯胺的二苯乙烯化合物的合成及其电致发光性能

电致发光器件在光通讯、光信息处理、视频器件、测控仪器等光电子领域有着广泛而重要的应用价值.无机半导体二极管、半导体粉末、半导体薄膜等电致发光器件尽管已取得了令人注目的成就,但由于其复杂的器件制备工艺,高驱动电压、低发光效率,不能大面积平板显示,能耗较高以及难以解决短波长(如蓝光)等问题,使得无机电致发光材料的进一步发展受到一定的影响.相比之下,有机化合物可通过分子设计的方法合成数量巨大、种类繁多的有机化合物发光材料,使得有机材料构成的电致发光器件有着众多的优势,并成为目前电致发光领域的前沿研究课题之一.有关材料的制备^[1~3],发光机理^[4,5],电致发光器件的制备和性能^[6,7]的研究工作取得了相当大的进展.得到了各种发光颜色的器件,器件的发光亮度也较高.但由于电/光转换效率(量子效率)较低(小于10%),而且稳定性差,目前还只能制备出一些原型器件.     

含空穴传输和电子注入基的发光化合物的制备

对电致发光材料及器件(ELDs)发光性能的优化,一个重要的途径是在材料的组合中,要既具有空穴传输功能团,又具有电子注入功能团,并使两者的传输效率应尽量达到一个恰当的平衡,提高载流子传输中空穴与电子的复合几率,降低驱动电压,提高激子的发生几率,并对发光材料的发光区域进行控制[1].为此,在电致发光材料的分子设计及合成上,常需提供分子中含有空穴传输功能基团和分子中含有电子注入功能基团的有机分子,作为构筑电致发光器件的材料化合物,或将这两种功能团纳入到一个有机分子或高分子中.