【摘要】：有機熱活性延遲熒光材料(TADF)不包含重金屬原子,具有制備成本低、可利用單線態(tài)激子和三線態(tài)激子發(fā)光等優(yōu)點,近年來引起了科研人員的廣泛關(guān)注。盡管TADF材料在過去幾年已取得重大突破,但仍存在材料種類少、器件效率滾降嚴重、色純度低等關(guān)鍵科學問題,從而制約其商業(yè)化應(yīng)用。為了進一步探討TADF材料-性能的關(guān)系,本論文立足新材料,通過合理的分子構(gòu)筑,設(shè)計合成一系列基于吖啶單元的給體-受體型TADF發(fā)光材料。論文的主要研究內(nèi)容如下:(1)以吖啶為給體單元、VA二唑為受體單元,設(shè)計合成了兩種給體-受體(DA)型化合物OHOXD和BFOXD,并詳細研究了材料的構(gòu)效關(guān)系。研究結(jié)果表明:這兩類化合物都具有較好的熱穩(wěn)定性,其失重5%時的熱分解溫度都大于380℃;瞬態(tài)光譜證實化合物OHOXD和BFOXD均具有TADF性質(zhì),并且化合物OHOXD呈現(xiàn)出分子內(nèi)質(zhì)子轉(zhuǎn)移現(xiàn)象;這兩種化合物在溶液和固體薄膜中都呈現(xiàn)出天藍色發(fā)光,其最大發(fā)射波長均在473 nm左右;以TADF化合物CzAcSF為主體材料,以化合物OHOXD和BFOXD分別為發(fā)光層客體材料,通過溶液加工制備了有機電致發(fā)光器件,器件最大外量子效率分別為12.1%和20.1%。(2)以吖啶和三苯胺為給體單元,以雙砜衍生物為受體單元,構(gòu)筑了四種“十字架”型化合物TPA-BPSB、DMAc-BPSB、MTPA-BPSB和MDMAc-BPSB。研究發(fā)現(xiàn):這類“十字架”型化合物具有較好的熱穩(wěn)定性;瞬態(tài)光譜確證了這四種化合物都具有TADF性能;在甲苯溶液中,這四種TADF材料的最大發(fā)射峰位于517-544 nm區(qū)間;固體薄膜中,TPA-BPSB、DMAc-BPSB、MTPA-BPSB和MDMAc-BPSB的光致發(fā)光效率分別為92%、13%、88%和10%;以化合物CzAcSF為主體材料,以這四種TADF材料為發(fā)光層摻雜劑,通過溶液加工制備有機電致發(fā)光器件,研究了材料的結(jié)構(gòu)-器件性能關(guān)系。其中基于化合物MTPA-BPSB的器件獲得了最大外量子效率18.11%。(3)利用分子自身偶聯(lián)反應(yīng),構(gòu)筑了一種新型給體單元2,10'-聯(lián)吖啶;通過引入不同的電子受體單元,合成了一系列基于2,10'-聯(lián)吖啶的D-A型化合物。這類材料都具有較大的剛性結(jié)構(gòu),因而具有很好的熱穩(wěn)定性能;在溶液和固體薄膜中,它們都呈現(xiàn)出黃綠色發(fā)光;瞬態(tài)衰減壽命測試表明當受體結(jié)構(gòu)為二苯砜和二苯甲酮單元時,材料呈現(xiàn)出TADF性能;當受體結(jié)構(gòu)為三嗪單元時,材料僅為普通熒光材料。顯然,不同的受體單元對材料的光物理性能有較大的影響。
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TQ422;O657.3
【圖文】：

因而引起科研人員的廣泛關(guān)注。自 200D 屏手機以來，OLED 商品化發(fā)展越來越迅猛，并且逐中，推動有機電致發(fā)光材料的研究對于實現(xiàn)低成本、重大意義。致發(fā)光材料發(fā)展歷程致發(fā)光，即利用有機材料將電能轉(zhuǎn)換為光的過程需要pe 等人使用銀漿電極在 400 V 的偏壓下向蒽單晶施加]。但在實際應(yīng)用中，如此高的驅(qū)動電壓顯然屬于不可發(fā)光的發(fā)展，此后二十年間，科研工作者做了許多嘗。直到 1987 年 C.W.Tang 和 VanSlyke 聯(lián)合報道了一lq3)的雙層有機電致發(fā)光器件(圖 1.1)，其在低于 10 V 外量子效率(EQE,Externalquantumefficiency)[2]。這個致發(fā)光二極管的飛速發(fā)展。

Internal quantum efficiency)為 25%，導致熒光 OLEDs 器件的論值為 5%，因而限制了這類材料的進一步發(fā)展。為了提高材料的998 年普林斯頓大學 Forrest 開發(fā)了基于金屬配合物卟啉鉑的有機電，從此拉開了第二代有機電致發(fā)光材料—磷光材料的序幕。這種材屬原子，能有效增強系間竄越能力和自旋-軌道耦合作用，促進磷于這類材料可充分利用單線態(tài)和三線態(tài)激子發(fā)光，實現(xiàn) 100%的理，大大提高了材料的發(fā)光效率[6-8]。近年來，磷光材料的發(fā)展日新月光和紅光的最大外量子效率分別高達 33.2%、38.1%和 25.9%[9-11]光和綠色磷光材料都已在 OLEDs 顯示中實現(xiàn)了商業(yè)化。然而，磷金屬原子如銥、鉑、鋨等屬于稀缺資源，且價格昂貴；此外，重金對生態(tài)環(huán)境具有潛在危害，不符合當今社會的可持續(xù)發(fā)展理念。因商業(yè)化應(yīng)用而言，磷光材料并不是最優(yōu)選擇。隨著社會發(fā)展，人們新型發(fā)光材料，同時解決熒光材料發(fā)光效率低和磷光材料價格昂貴

圖 1.3 三代發(fā)光材料發(fā)光機理對比圖熱活性延遲熒光材料熱活性延遲熒光材料發(fā)光機理活性延遲熒光又名 E 型延遲熒光，是指材料的單線態(tài) (S1)與三線態(tài)ΔEST, Singlet triplet energy gap)足夠小時(<0.4 eV)，三線態(tài)激子可通系間竄躍過程(RISC，Reverse intersystem crossing)轉(zhuǎn)換成單線態(tài)激線態(tài)輻射發(fā)光。顯然，熱活性延遲熒光能充分利用 25%的單線態(tài)三線態(tài)激子發(fā)光，獲得 100%理論內(nèi)量子效率[14-16]。熱活性延遲熒可分為兩個部分：一部分為 25%的單線態(tài)激子引起的瞬時熒光過程 75%的三線態(tài)激子通過 RISC 過程引起的延遲熒光過程。在有機熱材料中，決定其具有 TADF 性質(zhì)的關(guān)鍵性因素是較小的 ΔEST。∝ (1)

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本文編號：2793160