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.     

一类以菲衍生物为配体的新型红色到近红外磷光配合物的合成及其光致和电致发光性质

以2-(菲-9)-吡啶、1-(菲-9)异喹啉和喹喔啉并[2,3-l]菲为配体,合成了3个新颖的红色到近红外磷光配合物(pypt)2Ir(acac)、(sqpt)2Ir(acac)和(qupt)2Ir(acac).对这些配合物的吸收、发射光谱和电化学性质进行了研究,结果发现,菲取代基的性质主要影响配合物的LUMO能级,随着菲取代基共轭程度的增加,吸收光谱和发射光谱红移,光致发光(PL)光谱从619 nm红移到704 nm.将4%的(sqpt)2Ir(acac)掺杂在PVK+PBD主体材料中制备了掺杂磷光发光器件,器件电致发光(EL)光谱的λmax为704 nm,器件的EL光谱从红色一直延伸到近红外区域.     

二-[2',6'-二氟-2,3'-联吡啶- N,C4'][2,4-戊二酮-O,O]铱(III)的合成及其光致和电致发光性能

以2',6'-二氟-2,3'-联吡啶(Hdfpypy)为主配体,乙酰丙酮为辅助配体,合成了二-[2',6'-二氟-2,3'-联吡啶-N,C4'][2,4-戊二酮-O,O]铱(Ⅲ)配合物((dfpypy)2Ir(acac))。在THF溶液中,该配合物溶液最大光致发光光谱为465 nm(半峰宽为53 nm),同时伴有490 nm的肩峰,与面式-Ir(dfpypy)3在438和463 nm两个强度相近的发光光谱相比,发生了红移。配合物在脱气四氢呋喃溶液中的PL量子效率为0.41。将(dfpypy)2Ir(acac)以不同的浓度掺杂在主体材料聚乙烯基咔唑(PVK)中,制备了器件结构为:ITO/PEDOT∶PSS(聚二氧乙基噻吩∶聚对苯乙烯磺酸)/PVK∶(dfpypy)2Ir(acac)(100∶x)(70 nm)/Ba/Al的蓝色聚合物发光器件(x代表掺杂量)。在驱动电压为15.4 V时,2%掺杂器件的最大发光亮度为1400 cd/m2。当电流密度为0.23×10-3A/cm2时,2%掺杂器件最大亮度效率(ηc)为1.6 cd/A。器件的色坐标(CIE)值为(0.15,0.27)。     

新型铱配合物的合成及电致发光性质研究

合成了一种新型橙红色磷光材料铱的配合物(npp)₂Ir(acac)(npp=2-(1-萘基)-4-苯基吡啶，acac=乙酰丙酮)，通过 ¹H NMR、MS、元素分析对其结构进行了表征。以铱配合物(npp)₂Ir(acac)作为发光体，制备了结构为ITO/Ir(5%)：PVK(60 nm)/F-TBB(15 nm)/Alq₃(15 nm)/LiF(1 nm)/Al(150 nm)的电致发光器件，研究了其电致发光性质。结果表明器件的最大发射波长在599 nm，最大发光亮度为3 841 cd·m^-2，最大电流效率达3.9 cd·A^-1。     

新型黄色磷光吡嗪铱(Ⅲ)配合物的合成及发光性质

利用2,3-二苯基吡嗪与水合三氯化铱反应合成了一种新型吡嗪铱的配合物[Ir(dphp)₂(acac)],通过元素分析,¹HNMR和MS对配合物结构进行了表征,并研究了配合物的吸收光谱和光致发光光谱.利用该材料作为磷光染料制备了结构为[ITO/NPB(30nm)/NPB;8%[Ir(dphp)₂(acac)](25nm)/PBD(10nm)/Alq₃(30nm)/Mg;Ag(质量比9;1)(130nm)的电致发光器件,研究了其电致发光光谱.结果表明,该配合物在393和528nm处存在单重态¹MLCT(金属到配体的电荷跃迁)和三重态³MLCT的吸收峰;荧光光谱结果显示,在588nm处有较强的金属配合物三重态的磷光发射;电致发光光谱显示,该器件的启动电压是3.25V,器件的最大亮度为11478cd/m²,外量子效率为13.85%,器件的流明效率为15.54lm/W,是一种新型的高效率黄色磷光材料.     

高效白色磷光有机电致发光器件

采用真空热蒸镀方法以4,4'-bis (carbazol-9-yl) biphenyl (CBP)为主体材料、以bis[2-(4-tert-butylphenyl) benzothiazolato-N,^C2] iridium (acetylacetonate) [(t-bt)₂Ir(acac)]磷光染料为掺杂剂构成黄色发光层, 制备了高效白光的有机电致发光器件(OLEDs). OLEDs的器件结构为indiumtin oxide (ITO)/N,N’-bis-(1-naphthyl)-N,N’-biphenyl-1,1’-biphenyl-4,4’-diamine (NPB)/CBP: (t-bt)₂Ir (acac)/NPB/2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BCP)/8-hydroxy quinoline aluminum(Alq₃)/Mg:Ag, 从ITO阳极开始的第一层NPB为空穴传输层, 第二层超薄的NPB为蓝色发光层, BCP为空穴阻挡层和激子阻挡层, Alq₃为电子传输层. 结果表明, 器件电压在3 V启亮, 在16.5 V时, 器件的最高亮度达到15460 cd·m^-2; 在4 V时, 器件达到最大流明效率为7.5 lm·W^-1, 器件启亮后所发出的白光光谱在低电压时随电压变化有稍微的移动, 但是都在白光范围内变化. 在电压达到8 V后Commission Internationale I’Eclairage(国际照明委员会) (CIE)色坐标为(0.33, 0.32), 并且光谱及色坐标稳定, 不随电压变化而改变, 与最佳的白光坐标(0.33, 0.33)几乎重合. 同时, 从机理上解释了光谱移动和效率衰减的原因, 并探讨了载流子陷阱和能量传递的关系.     

一种新型红色三线态喹喔啉铱(Ⅲ)配合物的合成及发光性质

利用2,3-二苯基喹喔啉和水合三氯化铱(IrCl₃?H₂O)反应, 合成了一种新型喹喔啉铱的配合物[Ir(DPQ)₂(acac)], 通过元素分析, ¹H NMR和HRMS对配合物结构进行了表征, 结果显示得到的是目标化合物. 利用紫外光谱和荧光光谱对配合物的吸收光谱和光致发光光谱进行了研究. 利用该材料作为磷光材料制备了结构为[ITO/NPB(30 nm)/NPB∶7% Ir(DPQ)₂(acac)(25 nm)/PBD (10 nm)/Alq₃ (30 nm)/Mg∶Ag (10∶1)(120 nm)/Ag(10 nm)] 的电致发光器件, 研究了其电致发光光谱. 结果表明, 配合物[Ir(DPQ)₂(acac)]在476和625 nm处存在单重态¹MLCT(金属到配体的电荷跃迁)和三重态³MLCT的吸收峰; 发光光谱结果显示, 在660 nm处有较强的金属配合物三重态的磷光发射; 电致发光光谱显示, 该器件的启动电压是4.25 V, 器件的最大亮度为4910 cd/m², 外量子效率为5.14%, 器件的流明效率为1.12 lm/W, 是一种新型红色磷光材料.     

高效磷光铱配合物的合成及电致发光性能研究

合成了一种含苯并噻唑结构配体的环金属化铱配合物(ffbi)₂Ir(acac)，(其中ffbi为1-(4-氟苄基)-2-(4-氟苯基)苯并咪唑，acac为乙酰丙酮)，并以其作为发光体, 制备了有机电致发光器件。结果表明该配合物具有强磷光发光特性，器件发绿色光。其中结构为TCTA(40 nm)/CBP∶Ir(6.3%，30 nm)/BCP(10 nm)/Alq(40 nm)的电致发光器件在12 V电压下最大发光亮度达41 499 cd·m^-2，在8 V电压下，最大外量子效率达5.7%。     

苯基噌啉铱配合物的合成及电致发光性质

合成了一种新型环金属铱(Ⅲ)配合物(dpci)2Ir(pic),通过核磁共振氢谱和飞行时间质谱对配合物的结构进行了确定,同时对其光物理性能和电化学性能进行了表征。结果表明(dpci)2Ir(pic)在二氯甲烷中的发光波长为657 nm,量子产率约为0.005,磷光寿命为226 ns。其HOMO能级为-5.16 eV,LUMO能级为-3.16 eV。将铱配合物以0.5~4.0%质量浓度掺杂于聚乙烯基咔唑(PVK)-2-(4-叔丁基苯)-5-(4-联苯基)-1,3,4-噁二唑(PBD)中,通过旋涂成膜做成电致发光器件。掺杂2.0%的器件表现出最好的性能,电致发光波长为658 nm。器件的启明电压为11.5 V,最大外量子效率为9.1%,最大亮度为2 484 cdm-2,对应的流明效率为5.31cd.A-1。色坐标是(0.66,0.31)接近标准红色的色坐标。     

侧链含金属铱配合物的电磷光白光聚合物

设计了一系列新型芴-咔唑电磷光共轭聚合物.通过共价键将双(2-(9,9-二乙基-9H-芴-2-基)吡啶-N,C2’)合铱(III)(Ir Fpy)接枝到3,6-二溴咔唑的N-烷基侧链,采用Suzuki缩聚反应合成了铱配合物(Ir Fpy)含量分别为0.25 mol%,0.5 mol%和1 mol%的聚合物PF-Ir Fpy.当引入的配合物Ir Fpy含量为1 mol%时,得到的共轭聚合物发射色坐标为(0.44,0.56)的黄光.随着接枝的铱配合物Ir Fpy在共轭聚合物中含量降低,作为主体的聚(9,9-二辛基芴)蓝光发射不能被完全淬灭,得到共聚物同时发射主体蓝光及客体铱配合物黄光的单分子白光共轭聚合物.共聚物发光器件结构为ITO/PEDOT:PSS(50 nm)/polymer+PBD(30 wt%)(80nm)/Ba(4 nm)/Al(150 nm)[氧化铟锡/苯磺酸掺杂聚乙烯基二氧噻吩/聚合物+(2,4-二苯-5-4-叔丁基苯-1,3,4-噁二唑)(w=30%)/钡/铝],基于共聚物PF-Ir Fpy025的器件流明效率为3.97 cd/A,色坐标为(0.34,0.34),非常接近于标准白光发射的色坐标(0.33,0.33).为了研究采用共聚物PF-Ir Fpy025和PF-Ir Fpy05制备的白光器件的光谱稳定性,测试了外加电压在8~13 V范围内的EL光谱,当外加电压从8 V升高到13 V时,两个EL器件都表现出了良好的EL光谱稳定性.研究结果表明,在共轭聚合物侧链上引入螯合金属铱配合物单元是实现高效、稳定的白光电致磷光器件的有效方法之一.     

Spectral Characteristics of White Organic Light-emitting Diodes Based on Novel Phosphorescent Sensitizer

White organic light-emitting diodes were fabricated by using a novel phosphorescence bis(1,2-dipheny1-1H-benzoimidazole)iridium(acetylacetonate)(pbi)2Ir(acac) as sensitizer and a fluorescent dye of 4-(dicyanomethylene)-2-t-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran(DCJTB) codoped into a car-bazole polymer of poly(N-vinylcarbazole) (PVK). Through characterizing the UV-Vis absorption spectra,the photoluminescence spectra of (pbi)2Ir(acac) and DCJTB, and the electroluminescence spectral properties of the WOLEDs, the energy transfer mechanisms of the codoped polymer system were deduced. The results demonstrate that the luminescent spectra with different intensity of (pbi)2Ir(acac) and DCJTB were co-existent in the EL spectra of the blended system, which is ascribed to an incomplete energy transfer process in the EL process. The effcient F?rster and Dexter energy transfer between the host and the guests.     

基于N-乙基咔唑-2-乙烯基-8-羟基喹啉锌的黄绿色有机电致发光器件的性能

通过用一种既具有空穴传输特性又具有发光特性的新型荧光染料N-乙基咔唑-2-乙烯基-8-羟基喹啉锌((E)-2-(2-(9-ethyl-9H-carbazol-3-yl)vinyl) quinolato-zinc, CzHQZn)作为受主, 制备了结构为ITO/2T-NATA (30 nm)/CBP: 6%Ir(ppy)3:wCzHQZn(20 nm)/Alq3(50 nm)/LiF/Al(ITO: indium-tin oxide, 2T-NATA: 4,4',4'-{N,N-(2-naphthyl)-N-phenylamino}-triphenylamine, CBP: 4,4-N,N'-dicarbazole-biphenyl, Ir(ppy)3: factris (2-phenylpyridine) iridium, Alq3: tris(8-quinolinolato) aluminum; w 是CzHQZn 的质量分数)的黄绿色有机电致发光器件(OLEDs). 研究了掺杂体系在不同掺杂浓度(w=5%、10%、12%、15%)时的电致发光(EL)特性. 结果表明, CzHQZn 掺杂浓度为10%的器件在11 V 电压下实现了黄绿光发射, 色坐标为(0.4045, 0.5113), 最大发光亮度为16110 cd·m-2; 而在7 V电压下的最大发光效率为2.19 cd·A-1, 最大外量子效率为0.775%.     

内含C_(60)掺杂空穴传输层的量子点电致发光器件

聚乙烯咔唑(PVK)中掺入富勒烯(C60)的重量比从0%到10%变化,以研究在空穴传输层中掺杂C60后对量子点电致发光器件性能的影响。掺入C60后的PVK薄膜在氧化铟锡(ITO)基底上均方根粗糙度从3 nm降至1.6 nm。另外,掺入C60后有利于空穴的注入和传输,改善器件中电子和空穴的平衡,提高了器件的效率。     

内含C60掺杂空穴传输层的量子点电致发光器件

聚乙烯咔唑（PVK）中掺入富勒烯（C₆₀）的重量比从0%到10%变化,以研究在空穴传输层中掺杂C₆₀后对量子点电致发光器件性能的影响。掺入C₆₀后的PVK薄膜在氧化铟锡（ITO）基底上均方根粗糙度从3nm降至1.6nm。另外,掺入C₆₀后有利于空穴的注入和传输,改善器件中电子和空穴的平衡,提高了器件的效率。     

以3-乙酰基樟脑作为辅助配体的环金属铱配合物的合成及光电性能研究

以立体位阻3-乙酰基樟脑为辅助配体合成了系列新型的环金属铱配合物3-乙酰基樟脑-2-(2,4-二氟)苯基吡啶环金属铱配合物[(46dfppy)₂Ir(acam)], 3-乙酰基樟脑-2-苯基吡啶环金属铱配合物[(ppy)₂Ir(acam)], 3-乙酰基樟脑-2-苯并噻吩吡啶环金属铱配合物[(btp)₂Ir(acam)]. 将配合物的吸收光谱、光致发光光谱以及光致发光效率与辅助配体为乙酰丙酮(acac)的对应配合物进行了比较, 发现在配合物中引入具有大空间位阻的3-乙酰基樟脑使配合物的光致发光效率均有所提高. 并将(ppy)₂Ir(acam)用于有机电致发光器件, 电致发光光谱在516 nm 处有一最大强度峰, 驱动电压为12 V 时最大亮度为10930 cd/m², 最大亮度效率达到14.6 cd/A, 电压为10.7 V 时最大功率为4.23 lm/W, 亮度为698 cd/m².     

基于N-对甲氧苯基咔唑-2-乙烯基-8-羟基喹啉锌的白色和黄色有机电致发光器件的性能

通过研究新型荧光染料N-对甲氧苯基咔唑-2-乙烯基-8-羟基喹啉锌(MoBCzHQZn)的电致发光(EL)特性, 发现MoBCzHQZn具有较强的发光特性和空穴传输特性, 利用此特性制备了非掺杂型的有机电致白光器件和掺杂型的有机电致黄光器件. 白光器件的结构为ITO/2T-NATA(20 nm)/MoBCzHQZn(25 nm)/NPBX(13 nm)/BCP(8nm)/Alq3(34 nm)/LiF(0.5 nm)/Al, 器件在15 V电压下实现了白光发射, 色坐标为(0.3719, 0.3275), 最大发光亮度为3414 cd·m-2, 在14 V 电压下的最大发光效率为1.69 cd·A-1、黄光器件的结构为ITO/2T-NATA(20 nm)/CBP:6%Ir(ppy)3:10%MoBCzHQZn(25 nm)/TPBi:6%Ir(ppy)3(47 nm)/LiF(0.5 nm)/Al, 器件在15 V电压下实现了黄绿光发射, 色坐标为(0.3590, 0.5787), 最大发光亮度为11073 cd·m-2, 在9 V电压下的最大发光效率为2.51 cd·A-1.     

Electroplex emission from a blend of poly(N-vinylcarbazole) and 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1, 10-phenanthroline

The PL and EL spectra of poly(N-vinylcarbazole) (PVK) : 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1, 10-phenanthroline (BCP) (1:1 w/w) film were found completely different. The PL spectrum is a single peak at 415 nm that originates from excitons emission from PVK, and the tail of the spectrum is suggested to be excimer emission from BCP molecules. However, a new emission at 595 nm was found in the EL spectra of devices ITO/PEDOT:PSS(50 nm)/PVK:BCP(1:1)(100 nm)/Al. After aggregate, exciplex and product of electrochemical reaction were ruled out, the new emission was proposed to be electroplex emission that occurred between PVK and BCP molecules. Under high voltage, only electroplex emission can be observed in the EL spectra.