几种有机功能材料的合成及器件性能研究

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近年来,人们对有机电致发光器件(OLEDs)的研究取得了长足的进展,使其不仅在信息显示领域有了一定规模的应用,而且在固态照明领域也步入了实用化的进程。目前,作为有机电子领域的研究热点,OLEDs新材料的开发仍然吸引着众多研究力量。本论文中首先主要以N-苯基-1-萘胺为基本单元合成了空穴传输材料、空穴型主体材料、双极性传输材料和苯基膦氧型主体材料等四种有机功能材料,同时还制备了三个绿色磷光发光材料。其中,对于主体材料的研究,通过不同位置键连不同受体单元,研究了分子结构对OLEDs器件性能的影响,为设计合成高性能的电致发光材料提供切实可行的途径。  1.把咔唑基团通过苯环分别与N-苯基-1-萘胺的二聚体/三聚体连接,得到两个新型的空穴传输材料,CZ-NPNA2和CZ-NPNA3。两个化合物都表现出良好的热稳定性,其玻璃化转变温度分别为135和167℃。绿色磷光器件,结构为ITO/CZ-NPNA2 or CZ-NPNA3(50 nm)/ Ir(tfmppy)2(tpip):mCP(8 wt%,25 nm)/TmPyPB(50 nm)/LiF(1 nm)/Al(100 nm)均表现出优良的器件性能,最大电流效率分别为113.9和108.8 cd A-1,最大外量子效率分别为29.8%和28.5%,并且效率滚降较小。而且两个器件在3000 cd m-2的高亮度下,也分别保持在109.3和105.3 cdA-1的高电流效率。  2.以N1-萘基-N1,N4-二苯基萘基-1,4-二胺(NPNA2)为给电子单元,分别通过苯环的间/对位引入三苯基硅烷,得到两个空穴型主体材料SiP和SiM。两种化合物均具有较好的热稳定性,玻璃化转变温度均过110℃,分解温度都高于350℃。以Ir(bt)2(acac)为客体材料,制备了黄色磷光器件:ITO/TAPC(40 nm)/host∶ Ir(bt)2(acac)(15 wt%,20 nm)/TmPyPB(40 nm)/LiF(1 nm)/Al(100 nm)。其中基于化合物SiM的器件得到相对较高的效率,其最大电流效率和最大功率效率分别为40.81 cdA-1和33.60 lm W-1。而且器件表现出较低的效率滚降,在实际应用亮度为1000 cd m-2时,仍达到40.10 cd A-1的电流效率。  3.分别在苯环的间/对位引入NPNA2基团和1,3,4-噁二唑衍生物基团,合成两个新型主体材料NONP和NONM,玻璃化转变温度均超过100℃。通过制备化合物NONP和NONM的全空穴型和全电子型器件,证明了两个主体材料良好的双极传输特性。基于NONP主体材料、掺杂Ir(bt)2(acac)制备的黄色磷光器件获得最大电流效率为43.22 cd A-1,最大功率效率为35.71 lm W-1;而基于NONM的器件最大电流效率为44.42cdA-1,最大功率效率为35.94 lm W-1。  4.通过分别在苯环的间/对位引入NPNA2基团和二苯基膦氧基团,合成了两个新型主体材料PO-p-NPNA2和PO-m-NPNA2。两个化合物均表现出了良好的热稳定性、双极特性和足够高的三线态能级使能量向客体有效传递。以PO-p-NPNA2为主体材料的黄色磷光器件最大电流效率为68.28 cd A-1,最大功率效率为50.90 lm W-1;而基于PO-m-NPNA2的器件最大电流效率为44.95 cd A-1,最大功率效率为34.37 lm W-1。  5.通过引入主配体5-氟-2-(4-三氟甲基苯基)嘧啶、2-(2,4-二氟苯基)-5-三氟甲基嘧啶和2-(2,4-二氟苯基)-5-氟嘧啶和辅助配体二(二苯基膦酰)胺(Htpip),成功合成了三个磷光铱配合物Ir1、Ir2和Ir3,三个配合物均具有良好的热稳定性质并呈现出较强的绿色磷光发射。为了研究三种配合物作为磷光发光体在电致发光器件中的应用,我们制备了结构为ITO/TAPC(40 nm)/mCP∶guest(10 wt%)(20nm)/TmPyPB(30 nm)/LiF(1nm)/Al(100 nm)的器件。其中基于Ir1的器件ZS1取得了最优的器件性能,达到最大电流效率为81.91 cd A-1和最大发光亮度分另别为70986 cd m-2。
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