OLED载流子传输材料的制备及性能研究

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fannao3562
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近年来,有机发光二极管(OLED,Organic Light-Emitting Diode)行业迅猛发展,无论是屏幕显示领域,还是照明领域,其应用越来越广泛。然而由于蒸镀法高成本以及较高难度的制作工艺限制了OLED的应用与发展。为了进一步降低器件制作成本,科研人员研究出操作更为便捷、成本更低的器件制备方法——溶液法。随着溶液法的不断发展,其展现出的巨大潜力,因而成为主流器件制备方法之一。虽然仍然存在层间混溶等问题,但其因耗材少、成本低且操作简单等优点受到广泛应用。因此如何扬长避短,制得成本低、性能好的器件是很值得探究的。利用可交联技术可以有效减少层间混溶问题,即把可光交联或者热交联的功能基团嫁接到有机载流子传输材料上,将其转变为具有交联功能的载流子传输材料。在制备OLED器件时,通过加热或者光照,使小分子材料之间发生聚合反应形成聚合物,从而达到抗溶剂的效果,有效避免了层间混溶的问题。本论文主要研究内容是制备了多种具有交联官能团的载流子传输材料,并对其性质进行了研究。主要工作内容可分为以下四个部分:第一部分以噁二唑为载流子传输单元,苯乙烯为热交联单元,共制备出两种可热交联的电子传输材料,分别命名为D-OXD与T-OXD,经PL测试,两个化合物的发射峰分别在386 nm和366 nm;经热稳定分析两个材料的热分解温度分别为266℃与360℃,DSC显示两个材料的交联温度都在180℃,并通过抗溶剂性进一步测试,其交联条件分别为180℃退火1 h与170℃退火1 h;分子的HOMO能级分别为-5.45和-5.65eV,LUMO能级分别为-2.04和-2.09eV,光学带隙分别为3.41和3.56eV。研究发现,随着交联官能团的支数增多,在交联以后薄膜的抗溶剂能力相应增强,但是由于分子的溶解性较差,器件难以制备。第二部分以噁二唑为电子传输单元,氧杂环丁烷和丁烯为光交联单元,在以三联苯为核心增强分子热稳定性的同时,以较长的碳链增强了分子的溶解性,分别将其命名为Ox-OXD和Bu-OXD,经PL测试两个化合物的发射峰都在380 nm;并且具有相似的HOMO和LUMO能级,分别为-5.05/-1.55eV与-5.12/-1.62eV,光学带隙为3.50eV;分解温度(失重5%时)分别为320℃与300℃。第三部分在第二部分的基础上,考虑到分子溶解性的问题,以及空穴型交联材料为溶液法制备器件的主要研究方向。选择以双萘连接的三苯胺结构与可热交联的苯乙烯单元,制备了一种可热交联带有四支苯乙烯的空穴传输材料,命名为Na-St。经PL测试该化合物的发射峰在473 nm;HOMO和LUMO能级为-5.37和-2.53eV,光学带隙为-2.84e V;DSC显示该化合物的交联温度为150℃,经抗溶剂测试该化合物200℃退火1 h后达到完全抗溶剂的效果。第四部分在第三部分的基础上,选择三苯胺为空穴传输材料,环己烷作为碳链以增强化合物的溶解性,设计并合成了两种可以热交联的空穴传输材料,分别命名为TAPC-V与TAPC-S。经PL测试这两个化合物的发射峰都在424 nm;HOMO/LUMO能级分别为-5.43/-2.18eV和-5.28/-2.03eV,光学带隙都为3.25eV;DSC显示它们的交联温度分别为150和215℃;经抗溶剂测试两个化合物的交联条件分别为160℃退火1 h与190℃退火1 h。将两个材料分别作为空穴传输材料,以溶液法制备的OLED器件(ITO/HATCN(15 nm)/TAPC-V(30nm)or TAPC-S(30 nm)/CBP:Ir(mppy)3(30 nm)/TPBi(35 nm)/Liq(2 nm)/Al(150 nm))都取得了较高的效率,EQE都大于15.0%。
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