聚芴类半导体光谱稳定性

有机半导体的物理和化学性质直接影响其光电器件的性能, 这为物理化学提出了新的研究内容与挑战. 其中, 聚芴类蓝光二极管的光谱稳定性及低能发射带(LEEB)的起源问题是国际上近十年的热点问题之一. 本文系统概述了低能发射带的现象、表征方法以及可能的形成机理, 包括链间作用导致的激基缔合物发射、器件制备或降解过程形成的芴酮缺陷发射、芴酮聚集态发射以及聚芴端羟基界面氧化导致的绿光发射. 本文综述各种物理掺杂和界面调控改善聚芴类二极管蓝光稳定性的策略, 着重论述非平面基团的空间位阻、分子构象与链的拓扑结构以及引入抗氧化受阻胺光稳定剂来提高其光谱稳定性策略.     

烷基芴与三苯胺取代-3,6-芴共聚物的合成及其性能

用Suzuki偶联反应制备了一系列新型的9,9-二辛基-2,7-芴(DOF)与9,9-二(4-二苯胺基苯基)-3,6-芴(36FT)的共聚物. 所有的聚合物均可溶于常见的有机溶剂(如THF, CHCl3和甲苯等), 分子量在47000~189000之间. 电化学研究结果表明, 所有聚合物的HOMO能级都高于均聚烷基芴, 并且随着36FT含量的增加, HOMO值逐渐上升. 以该类聚合物为发光层制作了结构为ITO/PEDOT/PVK/polymer/Ba/Al的器件, 获得了稳定的蓝光发射, 其中以36PFT10为发光层的器件获得了0.52%的最大外量子效率.     

9位芳香基取代超支化聚芴的合成与表征

以2,7-二溴芴酮为起始原料,在芴的9位引入芳香取代基代替传统的烷基取代基,增加9位的稳定性,并用AB+AB2的方法,用新单体合成了不同支化度的超支化聚合物,新合成的超支化聚合物具有良好的热稳定性和发光稳定性.聚合物的热分解温度都在400℃以上;聚合物的薄膜在空气中于200℃加热2 h后没有出现绿光发射带,发光稳定性和烷基聚芴相比得到明显的提高.DSC结果显示,线性聚合物在170℃时有玻璃化转变,超支化聚合物在300℃以内没有明显的相转变,保持一种稳定的无定形态,更有利于提高材料的发光效率.     

主链含有非共轭结构的聚芴类蓝光聚合物的合成与性能研究

通过Suzuki偶合反应合成出了主链中含有非共轭烷氧基组分(-O-CH2-CH2-CH2-CH2-O-)的聚芴类衍生物聚- 2,7-(9,9-二辛基芴)-co-4,4’-丁氧基二苯(PFP)和聚-2,7-(9,9-二辛基芴)-co-4,4’-丁氧基二苯-co-N-苯基-4,4’-二苯胺(PFTP11)并通过相同的条件合成出主链由芴和三苯胺交替相连的聚合物聚-2,7-(9,9-二辛基芴)-co-N-苯基-4,4’-二苯胺(PFTPA)作为参比材料. 通过1H NMR和FT-IR分析对这些聚合物的化学结构进行了表征. 这三种聚合物在常用的有机溶剂中具有很好的溶解性, 可通过溶液加工的方式制备聚合物薄膜. 这些聚合物均具有较高的热分解温度(＞400 ℃), 聚合物PFP具有较高的玻璃化转变温度(～130 ℃)而PFTP11和PFTPA则未出现明显的玻璃化转变过程. 通过对聚合物的吸收特性进行测试得知它们具有较大的光学带宽(2.89～3.29 eV). 所有聚合物在固体薄膜状态下均发射出蓝色荧光, PFP, PFTP11和PFTPA的最大PL发射分别位于425, 437和440 nm. 通过对其电化学性能进行测试可知由于三苯胺基团的引入聚合物的HOMO能级明显提高, 这意味着聚合物的空穴传输能力得到了有效的改善.     

聚芴类电致发光材料

聚芴与其衍生物是一类重要的电致发光聚合物,它们具有较高的光致发光效率,并且易于进行结构修饰,因此受到材料化学家们的高度关注。本文叙述的线索是聚合物结构与其电致发光性能之间的构效关系。通过化学修饰,可以调节材料的前线分子轨道、热和光谱稳定性,进而开发新的发光材料。文中首先简单介绍了聚芴类发光材料的聚合方法,然后把这些聚合物按结构不同分成两个部分介绍：一部分是主链仅含有共轭芴单元的聚合物,它们的化学修饰依赖于芴9位的活性碳原子;另一部分是通过共聚方法得到的主链含有芴和其它基团的聚合物。     

含噻吩单元的硅芴共聚物的合成及其蓝色电致发光性能

将少量(摩尔分数为1%—3％)含噻吩的窄带隙单体和宽带隙硅芴单体进行共聚, 合成了聚{9,9-二己基-3,6-硅芴-co-[2,5-二(2-甲基苯撑-4-基)-噻吩]}和聚{9,9-二己基-3,6-硅芴-co-[2,5-二(2-苯撑-4-基)-噻吩]}两类硅芴共聚物, 通过紫外-可见吸收光谱、光致发光光谱, 并制作聚合物发光二极管器件测试电致发光光谱等手段, 系统表征了两类硅芴共聚物材料的性能. 实验结果表明, 噻吩的加入形成了新的蓝色发光中心, 并且实现了从硅芴链段到含噻吩发光中心的有效能量转移. 通过增加发光中心结构的空间位阻来减小其共轭程度, 可以使聚合物的PL和EL光谱发生较大蓝移. 最终得到了效率为0.46%和色坐标(CIE)为(0.19, 0.16)的蓝光LED器件.     

一种可光交联聚芴蓝光材料的合成与表征

有机电致发光器件代表了未来显示技术的发展趋势,已引起学术界、企业界和政府部门的广泛关注[1~4].目前,全色显示是有机电致发光器件商业化的控制因素之一,成为当前研究的一项热点.利用多层器件结构获得的白色电致发光器件,可以有效地提高平板显示器的分辨率.与有机小分子相比,     

一种受阻胺封端的聚芴蓝光材料的合成及其稳定性研究

以五甲基哌啶醇、对溴苯酰氯为原料合成了一种受阻胺抗氧稳定剂,通过Suzuki反应将其封端到聚(9,9-二辛基)芴上.通过核磁共振谱、凝胶渗透色谱对合成材料的分子结构进行了表征;并利用荧光发射光谱和退火方法,对其光谱热稳定性进行了细致研究.实验结果表明,当在聚芴分子链上引入受阻胺五甲基哌啶醇后,其荧光发射光谱的稳定性显著提高,绿光区发射现象明显减弱.     

基于螺(芴-9,9'-氧杂葸)和芴的共聚物蓝光材料的合成与表征

通过控制缩合反应物中溴取代基的位置,得到了3种基于螺(芴-9,9'-氧杂蒽)的单体.利用Suzuki 偶联反应得到3种蓝光聚合物CSSFX,USSFX和DSSFX.聚合物USSFX和DSSFX具有较高的玻璃化转变温度和热分解温度.3种聚合物表现出较低并且相近的最高占有轨道能级(-5.80 eV至-5.93 eV)和最低未占有轨道能级(-2.80 eV至-3.01 eV).螺(芴-9,9'-氧杂蒽)单元的引入可降低聚合物DSSFX的最低未占有轨道能级到-3.01 eV,同时降低聚合物USSFX的最高占有轨道能级到-5.93 eV,聚合物USSFX较低的最高占有轨道能级使其具有较好的空穴注入性能.不同气氛下的高温退火实验表明,聚合物USSFX即使在空气中长时间高温退火以后,仍能保持稳定的蓝光发射.不同拓扑结构螺(芴-9,9'-氧杂蒽)单元的引入,可以有效调节蓝光聚合物的综合发光性能.     

9位含空穴型材料的芳基取代芴及其聚合物的合成与表征

以2,7-二溴芴酮为原料,在芴的9位引入三苯胺等芳香取代基代替烷基取代基,增加9位的稳定性.用该新单体合成了线性聚合物,同时用AB+AB2的方法合成了不同支化度的超支化聚合物.合成的聚合物具有良好的热稳定性和发光稳定性,热分解温度在400℃以上;聚合物的薄膜在空气中200℃加热2 h后没有出现绿光带发射,其发光稳定性与...     

Bipolar Blue Light-emitting Polyfluorenes Containing Dibenzothiophene-S,S-dioxide/Carbazole Units

Bipolar blue light-emitting polyfluorenes(PFSO-Cz) containing electron-deficient dibenzothiophene-S,S-dioxide(SO) and electron-rich carbazole(Cz) unit were synthesized. All the polymers show a high thermal stability with the decomposition temperatures over 400℃ and higher photoluminescence quantum yields. The highest occupied molecular orbital energy levels(E_HOMO's) slightly enhance and the lowest unoccupied molecular orbital energy levels(E_LUMO's) gently depress with the increase of Cz content in the polymers. PL spectra of the polymers display remarkable red shift and broadening with the increase of solvent polarities, indicating significant intramolecular charge transfer(ICT) effect in the polymers. Electroluminescence(EL) spectra of the polymers exhibit a broadening tendency with increasing the content of Cz unit in the polymers. The superior device performances were obtained with the maximum luminous efficiency(LE­_max) of 5.2 cd/A, the maximum external quantum efficiency(EQE_max) of 4.8% and the Internationale de l'Eclairage(CIE)(x,y) coordinates of (0.16, 0.17) for PFSO15-Cz10 based on the single-layer device of ITO/PEDOT:PSS/EL/CsF/Al. The results indicate that the efficient bipolar blue light-emitting polyfluorenes are also constructed by Suzuki copolymerization using the monomers in common use.     

端基为橙光基团的聚芴合成和发光性质

含溴橙光化合物与双(三环己基膦)钯(0)进行氧化加成反应,合成了相应的芳基钯(Ⅱ)配合物.在加热条件下,该配合物可以引发AB型芴单体聚合,得到端基为橙光芳基基团的聚芴共轭聚合物.含溴橙光化合物与不同配体钯(0)配合物组成催化体系,原位引发聚合,同样可以制备上述端基结构明确的共轭聚合物.其中,以三(邻甲基苯基)膦或卡宾化合物为辅助配体时,室温下即可引发AB型芴单体进行催化剂转移聚合.卡宾化合物为辅助配体时,可以获得Mn为7.48×10~4的高分子量聚芴.MALDI-TOF分析证实,聚合物的一个端基是来自催化剂钯配合物中的橙光芳基基团,另一端基为Br/H原子.聚合物光致发光(PL)光谱主要表现为聚芴单元的蓝色荧光发射.电致发光(EL)光谱表明,聚合物在低分子量时表现为橙红光发射,而在高分子量时,能够得到白光发射.在数均分子量Mn为7.48×10~4时,聚合物可实现纯白光发射,国际色坐标CIE为(0.31,0.32).     

聚芴材料低能级发射现象及其机理研究现状

聚芴是一类重要的蓝光发射材料,有高亮度、高效率等优点;然而聚芴类材料在发光器件中使用一段时间之后,光致发光光谱在530～550 nm、电致发光光谱在2.2～2.3e V的区域出现新的发射带,使得器件的发射变成绿光或蓝绿光,在色度失纯的同时,器件的发光效率也迅速降低.本文概述了目前提出的有关聚芴材料低能级发射形成的原因的假说、试验依据、理论计算、以及基于假说所提出的消除低能级发射、改善材料发射稳定性的方法等研究现状.     

苯基取代聚苯撑乙烯的合成及其电致发光性能

聚苯撑乙烯(PPV)类聚合物是优异的发光材料, 有望作为全色显示中三基色的材料之一得到应用. 我们采用2-溴-1,4-亚二甲苯二乙酯为原料, 合成了商品名为Supper Yellow PPV (SY PPV)的苯基取代PPV. 中间体、单体和聚合物的结构都通过核磁共振、元素分析进行了表征. SY PPV的吸收峰在434 nm, 吸收边在510 nm, 带隙2.44 eV. 光致发光峰值和电致发光峰值分别在516和552 nm. SY PPV的器件性能为: 启动电压为2.4 V, 最大亮度大于49000 cd·m^-2, 最大流明效率为21 cd·A^-1, 显著优于采用老方法合成SY PPV的最大流明效率(16-18 cd·A^-1).     

White emission from dinuclear cyclometalated platinum(II) complex in single-emitting layer PLEDs

A dinuclear platinum(II) complex of (dfppy)₂Pt₂(dipic) has been prepared, where dfppy is 2,4-difluorophenylpyridine and dipic is a biphenyl-bridged bi-picolinic acid derivative. Its physical and optoelectronic properties, as well as molecular orbitals calculation have been investigated and compared with those of its mono-nuclear (dfppy)Pt(pic) complex. Both platinum(II) complexes exhibited almost identical photoluminescence (PL) spectra with deep blue emission in dilute dichloro-methane (10⁻⁵ M) and different PL spectra with red emission in their neat films. Stable white emissions were obtained in the (dfppy)₂Pt₂(dipic)-doped polymer light-emitting devices using a blend of poly(vinylcarbazole) and 2-(4-biphenyl)-5-(4-tert-butyl-phenyl)-1,3,4-oxadiazole as a host matrix at dopant concentrations from 1 wt % to 10 wt %. In contrast, the (dfppy)Pt(pic)-doped devices exhibited orange-red emissions in the same device configuration. It indicates that dinuclear platinum(II) complex with a non-planar structure is an effective way to control formation excimers of platinum(II) complex and get white-emitting PLEDs with single dopant.     

有机电致发光器件中的双极性蓝光荧光材料

双极性蓝光荧光材料因其双极传输特性和发光特性,为有机电致发光器件性能提升及结构简化提供了新途径。大多数双极性蓝光荧光材料在结构上符合电子给体-π桥-电子受体(D-π-A),根据电子受体单元,本文将其分为二苯磷/磺酰类、二米基硼类、五元杂环类、六元氮杂环类等,讨论了各类材料结构特点及在器件中的应用性能,对非D-π-A型材料也进行了总结。同时,介绍了热活化延迟荧光特性的双极性蓝光荧光材料的进展情况。最后,对双极性蓝光荧光材料中存在的问题进行了提炼,并展望了其发展前景。