论文部分内容阅读
有机电致发光器件(OLEDs)因其驱动电压低、亮度高、响应时间短和视角宽等特点，在显示与照明方面有着巨大的应用潜力。磷光有机电致发光器件(PHOLEDs)由于能够同时捕获S1和T1态激子，实现100％的内量子效率，而被科学家们关注。为了提高PHOLEDs器件的效率，我们通常将磷光发光剂掺杂于主体中作为发光层，以避免在通电时，发生浓度猝灭和三线态-三线态湮灭，因此对主体材料的研究就很有必要。吲哚类衍生物因具有良好的空穴传输能力和较高的三线态能级(ET)，而被用于空穴传输材料中，具有成为主体材料的潜力。本文通过在吲哚的不同位置上进行修饰，合成了一系列基于吲哚基的主体材料。并通过改变取代基团的位置，调节分子的空间结构，从而影响分子的ET和电子-空穴传输，以及化合物的热稳定性能等。 本研究分为四个部分：第一章综述了PHOLEDs的基本原理和部分主体材料的研究进展。第二章通过在吲哚的2-，3-位引入萘环，并在5-，9-号位取代上苯并噻吩合成得到两个主体材料。这些化合物具有良好的热稳定性，其Td可达510℃，而9-取代的主体材料的Tg高达181℃。这可能是由于萘环的引入，提高了吲哚基团的刚性，增大与苯并咪唑基之间的扭曲度，从而使得化合物的热稳定性得到改善。此外，绿光PHOLED器件表现出较低的驱动电压(＜2.8V)。第三章通过在吲哚的5号位引入三嗪基，合成得到了两个新型主体材料。通过改变吲哚与三嗪之间的连接方式，调控分子的性能。其中间位取代的分子的ET(2.66 eV)就比对位取代的(2.47 eV)的要高，主要是间位的连接方式在一定程度上阻断分子内的π共轭，增大分子的扭曲度，导致ET增大。此外，从电化学的测试和理论计算上看，间位取代分子比对位取代分子的HOMO-LUMO轨道更加分离，具有更为平衡的双极载流子传输能力。其红光PHOLED器件的效率均比CBP的器件效率高。第四章将邻位取代的2，4-联苯作为连接桥将吲哚基团和苯并咪唑连接起来，合成得到一个较为扭曲的分子。该化合物具有较高的热稳定性（其Tg高达148℃）和良好的成膜性性(其RMS小于0.35 nm)。考虑到化合物在有机溶剂中的溶解度比较好，我们将其用于绿光和红光溶液法PHOLEDs中。并通过改变掺杂剂浓度，退火温度和空穴传输层厚度来优化绿光器件的结构和EL性能。另外，通过改变掺杂浓度研究其红光器件，结果其红光溶液法PHOLED器件获得17.2 cd/A的最大电流效率，9.81m/W的最大功率效率和12.6％的最大外量子效率，这在同类型材料和器中的效率最好的。第五章通过将吲哚引入到螺环结构中，合成得到了两个新型主体材料。化合物具有较高的ET（分别为2.73 eV和2.67 eV）和良好的热稳定性。这可能是由于sp3-C的引入降低了分子内的π共轭，增大了分子结构的扭曲度，从而得到较高的ET和Tg。其绿光PHOLEDs器件显示两个化合物均表现出较好的EL性能。第六章我们将吲哚引入双螺芴结构中，并在芴环的2-号位进行修饰，合成得到了两个新型的吲哚衍生物。同时，通过单晶衍射的方法表征确定其分子结构。这两个分子均表现出高的热稳定性，其热分解温度达400℃，相应的玻璃化转变温度(Tg)也超过135℃，这和螺环结构的使用有关。其绿光PHOLED器件显示，两者的外量子效率均大于20％，其中基于三嗪取代衍生物的器件的最大外部量子效率可达26％。