三苯胺甲醛二苯腙的合成及其光电性能研究

合成了一种新型的三苯胺类载流子传输材料三苯胺甲苯二苯腙,通过一系列手段对该化合物性能进行了表征,并以此化合物为载流子空穴传输材料,Y-型酞菁氧钛为载流子产生材料制备了光导器件,测定了该光电器件的光电性能,显示出良好的光电性能(E_1/2=1.0lx.s),可以替代常用的载流子传输材料二乙基苯甲醛二苯腙.     

酞菁聚合物薄膜的电场取向和光导性能研究

通过电场取向法成功地制备了酞菁类聚合物(PPc)有序薄膜,并采用偏振荧光和TEM技术对其取向进行了研究.分别以该PPC有序薄膜和腙类作为载流子发生层和载流子传输层制备光电导体,发现其光导性能优于不加电场制备的PPc薄膜,呈现了光导性能提高的材料结构低维化效应.     

倍增型有机光电探测器的研究进展

介绍了倍增型有机光电探测器的发展、工作机理、性能调控及相关的应用探索. 2015年张福俊课题组以单载流子传输通道的给受体混合(质量比约为100:1)薄膜为有源层，率先报道了界面附近受陷电子诱导空穴隧穿注入的倍增型有机光电探测器，并抑制了器件的暗电流密度.通过优化有源层厚度调控了界面附近受陷电荷的体分布，制备出超窄响应的倍增型有机光电探测器，并提出载流子注入窄化的新概念.利用三元策略及双层策略，制备出了宽响应倍增型有机光电探测器.利用光子俘获层调控器件的响应范围，以及利用倍增层获得了较大的外量子效率，将二极管型与倍增型器件的优势集中在一个器件中.引入光学调控层或将宽带隙材料引入有源层中，调控界面附近受陷电子分布，优化了器件的光谱形状，进而制备出响应光谱宽且平的倍增型有机光电探测器.将制备的倍增型有机光电探测器应用到心率监测、单像素成像及光开关等领域，取得较好的应用成果.     

基于噻吩并吡嗪类的-(D-A_1)_m-(D-A_2)_n-型三元无规共聚物的合成及光电性能

选用苯并二噻吩(BDT)类衍生物作为给体单元D,并选用噻吩并吡咯二酮(TPD)类衍生物(A1)和噻吩并吡嗪(TP)类衍生物(A2)作为共同的受体单元,通过Stille偶联聚合制备了-(DA_1)_m-(D-A_2)_n-型三元无规共聚物,并同时合成了基于BDT和TP的二元共聚物。采用核磁共振氢谱(1 H-NMR)、凝胶液相色谱(GPC)和热重(TG)表征聚合物的结构与性能;采用紫外-可见光谱和循环伏安法测试聚合物的光电性能,研究了以这类聚合物为给体材料制备的太阳能器件的光伏性能。结果表明:三元无规共聚物具有较高的相对分子量和热稳定性,在太阳光范围具有强而宽的吸收,同时具有相对较低的最高电子占用轨道HOMO和最低电子占用轨道LUMO能级。基于三元无规共聚物P2的器件,其光电转换效率可达到1.22%,优于相应的二元共聚物P1的1.15%。     

聚(茚并芴-三苯胺)的合成及性能

设计并合成了一类新的可用于有机场效应晶体管(OFET)的聚合物半导体材料聚(茚并芴-三苯胺)(pIFTPA1~4), 通过核磁共振谱和凝胶渗透色谱等对聚合物进行了表征, 同时对其场效应薄膜晶体管性能进行了测试. 结果表明, 这些聚合物形成了无定形半导体膜, 在空气中稳定, 其载流子迁移率远高于聚三苯胺(pTPA)类材料, 其中pIFTPA1载流子迁移率高达4×10^-2 cm²/(V·s), 开关比为10⁶.     

三苯胺类自供能电致变色材料合成及器件开发

设计并合成了一种新型三苯胺衍生物: (4-((4-(二甲基氨基)苯基)(苯基)氨基)苄基)膦酸, 并研究了它的光谱电化学性质和光伏性质. 光谱电化学谱图表明该化合物具有电致变色性能: 通过施加不同电压, 该化合物薄膜可以在透明态和着色态之间转换, 且在629 nm处透过率对比度达到最大, 为64.2%. 由该材料组装成的自供能电致变色器件具有光伏性能, 光电转化效率可以达到0.32%. 和传统的光电变色器件相比, 该新型器件具有结构简单、制备成本低廉、绿色环保等特点, 预计在建筑、汽车、显示器等领域将有广泛的应用.     

苯并菲盘状侧链液晶聚合物的大分子工程

盘状液晶聚合物兼具盘状液晶的光电性能和聚合物的柔韧性以及优异的成膜加工性能,有望发展成为新一代先进有机聚合物柔性光电功能材料.本文介绍苯并菲盘状侧链液晶聚合物的研究进展,主要结合我们研究组的工作,重点评述采用受控/活性自由基聚合方法可控合成这类侧链液晶聚合物以及对分子量效应和间隔基长度影响等基本问题的阐明.我们采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合第一次成功实现了分子量窄分布的苯并菲聚丙烯酸酯侧链盘状液晶聚合物的可控制备.首先提出盘单元局部簇集的分立短柱堆积(DCS)模型,合理解释了聚合度20左右出现的显著分子量效应,尤其揭示并提出了盘状侧链液晶聚合物的正耦合效应(PCE)理论,即短间隔基的较强耦合作用更有利于其有序柱状相的形成,与棒状侧链液晶聚合物经典的柔性长间隔基去耦合理论形成鲜明对照,补充了缺失的理论短板.基于这些原则,我们设计合成的丁氧基苯并菲聚丙烯酸酯侧链盘状液晶聚合物,经飞行时间谱(TOF)测试,表现出比文献报道值高1~2个数量级的载流子迁移率.进一步在手性客体分子掺杂诱导组装形成单手性螺旋结构聚合物复合物,以及拓扑受限环状聚合物和嵌段共聚物的受控制备等方面开展了比较系统的大分子工程实践.盘状侧链液晶聚合物的可控制备及其显著不同于棒状液晶聚合物体系的一些基本特征的阐明,为这类重要有机聚合物半导体材料的理性设计与可控合成提供理论指导,也为加速推进其光电器件化应用奠定基础.     

主链含电子传输型团的可溶性PPV聚合物载流子传输特性研究

合成了一种聚苯撑乙烯撑(PPV)主链上含有电子传输基团的新型结构电子聚合物(O-PPV).该低聚物的M_w=1000,T_g=197℃,可溶于氯仿和四氢呋喃.单层O-PPV器件的发光效率约为单层PPV器件的5～8倍.进一步构造了结构为空穴传输特性材料/O-PPV和O-PPV/电子传输特性材料的双层器件来研究O-PPV的载流子传输特性,实验结果表明,O-PPV是一种具有明显两性载流子传输的特性材料.     

基于Diels-Alder反应的可交联空穴传输材料的合成及其在聚合物发光二极管中的应用

设计合成了一种侧链含呋喃的可交联共轭聚合物空穴传输材料聚{2,7-[9,9-二(6-(2-呋喃甲氧基)己基)芴]-共-4,4′-(4″-丁基)三苯胺}(P1)和侧链含马来酰亚胺的共轭小分子交联剂N,N′-二[4-(6-马来酰亚氨基己基)苯基]-N,N′-二苯基联苯二胺(M1).基于呋喃和马来酰亚胺间Diels-Alder反应,P1和M1共混膜可在150°C下热处理快速交联形成具有优异抗溶剂性的薄膜,同时薄膜的光电性能可以通过控制P1和M1的共混比例进行有效调节.器件研究结果表明,基于P1+M1交联的薄膜表现出了优异的空穴传输、电子阻挡性质,应用于聚合物发光二极管时可有效避免由传统空穴传输材料聚3,4-亚乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)作为单一界面层引起的发光淬灭现象,使相应器件性能得到大幅提升.当M1添加量为10%时,相关器件表现出了最佳的器件性能,器件的最大电流效率为9.0 cd A~(-1),最大亮度为35681 cd m~(-2),启亮电压为3.2 V.     

高迁移率聚合物半导体材料最新进展

自20世纪80年代以来,聚合物半导体材料及其薄膜场效应晶体管器件(OFETs)已取得系列突破性进展.目前,已有数百种聚合物半导体材料被成功应用于OFETs中,空穴迁移率值最高已达36.3 cm~2·V~(-1)·s~(-1),可与有机小分子半导体材料甚至可同无定形硅相媲美.综述了近年来国内外高迁移率聚合物半导体的最新进展.分类对比总结和评述了空穴传输型(p-型)、电子传输型(n-型)和双极传输型聚合物半导体材料,并对聚合物半导体材料分子设计思路、薄膜OFETs器件制备及其性能参数进行了重点阐述.同时,总结了聚合物半导体材料的分子结构、聚集态结构与OFETs器件性能之间的内在关系,为今后设计与合成综合性能优异的聚合物半导体材料提供一定理论指导.     

抗菌医药左氧氟沙星在有机电致发光二极管中的应用

左氧氟沙星(LOFX)是一种知名的抗菌药物, 它的价格非常便宜, 且有成熟的合成和纯化技术. 本文中首次将LOFX作为一种蓝光发光材料和电子传输材料应用于有机电致发光器件(OLED)中. 通过热重分析、UVVis吸收光谱、发射光谱以及循环伏安曲线详细地表征了LOFX的热学及光物理特性. LOFX有高的分解温度,为327 ℃; HOMO、LUMO能级分别为-6.2 和-3.2 eV, 光学带隙为3.0 eV. 以LOFX作为客体材料, 掺杂在主体材料4,4'-二(9-咔唑)联苯(CBP)中制备了蓝光OLED, 该器件的电致发光(EL)发射峰位于452 nm, 最大亮度为2315 cd·m^-2. 进一步, 选择8-羟基喹啉铝(Alq₃)作为参考材料, 分别以LOFX和Alq₃作为电子传输材料制备了结构相同的单载流子器件和绿色磷光OLED. 在相同的电压下, 以LOFX作为电子传输材料的单载流子器件的电流密度比以Alq₃作为电子传输材料的单载流子器件更高. 同时, 以LOFX作为电子传输材料的绿色磷光OLED获得更高的器件效率. 从这些EL性能可以看出, LOFX同时也是一很好的电子传输材料.     

贫PbI2基体的胶体量子点固体用于高效红外太阳能电池(英文)

胶体量子点(CQD)具有优异的红外光吸收能力和光谱可调特性,是用于制备高效太阳能电池最有前途的红外光电材料之一。然而,以醋酸铵(AA)为添加剂的液相配体交换会导致CQD固体中产生宽带隙PbI₂基质,其将作为电荷传输势垒,在很大程度上影响了CQD太阳能电池(CQDSC)中载流子的提取,从而影响了光伏性能。本文报道利用二甲基碘化铵(DMAI)调节CQD配体交换过程,使载流子在CQD固体中的传输势垒大幅降低。通过对CQD固体进行全面的表征和理论计算,充分揭示了DMAI和CQD之间的相互作用。结果表明,通过DMAI调节CQD配体交换过程,使CQD固体均匀堆积,提高了载流子输运性能,并且陷阱辅助复合受到显著抑制。因此,CQDSC器件中的载流子提取得到了大幅提高,能量转换效率(PCE)比用AA制备的CQDSC器件提高了17.8%。此工作为调控CQD表面化学特性提供了新的研究思路,并为降低CQD固体中载流子输运的势垒提供了可行的方法。     

胺烷基侧链取代三苯胺类红光聚合物的合成及性能研究

通过Suzuki偶合反应合成了一系列胺烷基侧链取代的基于三苯胺和芴的共轭聚合物聚[4-(N,N-二甲基胺丙氧基)苯-4,4′-二苯胺-9,9-二辛基芴-4,7-二噻吩-2-基-2,1,3-苯并噻二唑](PFTD), 并对其化学结构和光电性能进行了表征. 末端胺基的存在提高了此类聚合物作为发光层应用于聚合物电致发光器件的性能(采用高功函数的金属铝作为阴极时). 结构为ITO/PVK/PFTD-5(DBT摩尔分数为5%时的聚合物)/Al的器件最大电致发射峰位于647 nm, 最大外量子效率达到了1.24%.     

基于蓝黄磷光二元互补色的高效聚合物白光器件

研究了基于互补色的高效聚合物白光器件,双色材料包括蓝绿光材料双(4,6-二氟苯基吡啶-N,C2)吡啶甲酰合铱(Firpic)和黄光材料三[3-(2,6-二甲基苯氧基)-6-(2-噻吩基)-哒嗪]铱(Fs-1),器件结构为ITO/PEDOT(40 nm)/PVK:OXD-7:Firpic:Fs-1(80 nm)/Ba(4 nm)/Al(120 nm).当发光层材料PVK∶OXD-7∶Firpic∶Fs-1质量比为63∶27∶10∶0.25时,用溶液加工方法得到高效白光器件,此时CIE色坐标为(0.30,0.39),最大电流效率为10.8 cd.A-1,亮度可达到4200 cd.m-2.在此基础上,引入水溶性电子注入材料聚[9,9-二(3′-N,N-二甲基胺基丙基-2,7-芴-2,7-交-(9,9-二辛基芴)](PFN)修饰阴极界面,使载流子注入和传输更平衡,当阴极为PFN(20 nm)/Al(120 nm)时,电流效率获得显著改善,达到13.1 cd.A-1,此时电流密度为4.9 mA.cm-2,亮度可达到6096 cd.m-2,白光器件的色坐标为(0.33,0.39),同时发光光谱稳定.另外通过电致发光(EL)、光致发光(PL)光谱及能级结构图分析了载流子俘获和能量转移在发光中的作用.     

基于膜厚与分子量优化策略实现高效近红外有机光探测器

利用基于[1,2,3]三唑并[4,5-f]异吲哚-5,7(2H,6H)-二酮(TzBI)共轭聚合物PTzBI-Cl为给体,非富勒烯小分子Y6DT为受体,制备基于倒装结构的有机本体异质结光探测器.基于高分子量聚合物PTzBI-Cl-H制备的器件比低分子量材料制备的器件具有更低的暗电流和更高的光探测性能.通过对PTzBI-...     

含腈基的三苯胺基二苯乙烯化合物的合成及其电致发光性能研究

本文成功地合成了集空穴传输基团三苯胺和电子受体基团腈基于一个分子中的腈基取代的三苯胺基二苯乙烯系列化合物,获得电子和空穴都能够高效注入和传输的新型电致发光材料.由这种材料制备的电致发光器件的性能稳定,启动电压显著降低,发光为黄绿色.     

高效溶液法制备延迟荧光电致发光器件研究

本文以2-[对-N,N-二苯基氨基-苯基]-S-二氧硫杂蒽酮(TXO-TPA)为发光材料, 4,4',4"-三(9-咔唑基)三苯胺(TCTA) 为主体材料, 通过溶液法与真空蒸镀相结合的工艺,制备了高效延迟荧光型电致发光器件。为了考察不同电子传输材料对器件性能的影响,分别选取TmPyPB、TPBI、BCP、Alq₃作为电子传输层制备器件,并对器件的性能进行系统的研究。结果表明:由于1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBI)具有合适的HOMO/LUMO能级、高的电子迁移率以及高的三重态能级,利于电子的传输和激子的阻挡,以其为电子传输层的器件显示出最佳的性能,器件的开启电压低至3.6 V,电流效率达到16.2 cd/A,最大的EQE达到5.97%。     

新型均二苯乙烯化合物的合成及其荧光特性

有机共轭化合物作为光电发光材料,已经呈现出诱人的应用前景[1-3]。而设计合成红、绿和蓝三色发光性稳定且有效的有机共轭发光材料是制造彩色有机发光器件(OLED)的基本条件。类似均二苯乙烯型的发射蓝光的有机共轭化合物通常都具有较大的禁带宽度,空穴和电子两种载流子双极平衡注入效率低,发光强度和发光效率不尽人意。因此,近年来各国学者都积极在改进均二苯乙烯类发光材料性能方面进行了系列研究,许多研究结果表明三苯胺基和噁二唑环分别是此类发光材料的良好的空穴传输基团和电子传输基团[4-7],所以有理由相信:同时将三苯胺基和1,3,4-…     

白光有机电致发光器件中Rubrene超薄层的发光性能

以黄光荧光染料5,6,11,12-Tetraphenylnaphthacene(Rubrene)作为超薄层, 制备了白光有机电致发光器件, 并采用改变荧光超薄层厚度的方法, 通过表征器件的电致发光光谱, 分析了超薄层中染料浓度对器件性能的影响. 研究结果表明, 在荧光染料Rubrene的厚度为0.3 nm时, 器件可以同时实现黄光和蓝光的等强度发射, 从而得到性能优良的白光器件, 最高亮度达到3700 cd/m², 颜色坐标为(0.32, 0.33). 器件中蓝光来自N,N′-Bis-(1-naphthyl)-N,N′- biphenyl-1,1′-biphenyl-4,4′-diamine(NPB)的电致发光, 而器件优良的光电性能是由于Rubrene分子直接载流子陷阱(DCT)效应和NPB分子向Rubrene分子传递能量的协同作用所致.     

共轭聚合物材料的有序化,结晶化及器件应用研究

聚合物半导体材料因其可溶液加工的特点在构筑大面积、价廉、柔性有机器件方面引起了人们的广泛兴趣.但是,通常情况下,器件中聚合物半导体薄膜都是通过旋涂方式制备,该薄膜中分子的有序性差而且存在大量的晶界和缺陷,这不利于聚合物半导体材料本征性能的合理评价和高性能聚合物光电器件的制备.因此,如何制备高取向聚合物薄膜一直是该领域研...