摘要：近年来,基于溶液加工工艺的小分子有机电致发光材料及器件的研究日益受到重视,一方面是由于溶液加工工艺相...近年来,基于溶液加工工艺的小分子有机电致发光材料及器件的研究日益受到重视,一方面是由于溶液加工工艺相对蒸镀工艺在制备大面积器件时具有明显的成本优势;另一方面,是因为有机小分子材料相比聚合物材料更易于合成与提纯。与传统荧光和磷光材料相比,热活化延迟荧光(TADF)材料不仅能够实现100%的内量子效率,并且具有成本低、环境友好等优势,被视为下一代有机平面显示和照明材料。然而,目前适用于溶液加工的高性能TADF材料较少,相关器件的发光性能相对蒸镀型器件在效率、稳定性等方面也处于劣势。鉴于此,本论文的主要研究目的为基于溶液加工工艺,通过选用多种适合溶液加工的TADF材料以及对其器件结构进行优化设计,实现高性能的红、黄、绿、蓝、白全色有机电致发光二极管(OLED)器件。首先,我们选用课题组开发的新型小分子TADF发光材料,对其在溶液加工型OLED器件中的电致发光性能进行研究。这些TADF材料兼有合成简单,易于提纯,发光效率高,溶液性好等优点。通过对绿光材料ACRDSO2进行器件制备与结构优化,器件的最大外量子效率达到17.5%,最大电流效率达到53.3 cd A-1。在1000 cd m-2的高亮度下,工作电压为5.6 V,仍保持14.0%的外量子效率。通过选用同时具备电子传输与空穴阻挡性能的TmPyPB作为电子传输层,使空穴和电子的注入和传输更加平衡,有效地将载流子复合区域限制在发光层中,提高器件的发光效率。其次,在获得高性能绿光器件的基础上,将黄光材料PXZDSO2和橙红光材料3,6-2TPA-TXO作为发光材料应用在优化后的器件结构中,分别获得了外量子效率高达15.2%和10.2%的黄光和橙红光器件。随后,我们进行了高发光性能的溶液加工型白光全荧光器件的开发。利用经典TADF材料DMAC-DPS作为发光层,我们制备了外量子效率为4.9%的非掺蓝光器件。然后以3,6-2TPA-TXO作为掺杂客体,DMAC-DPS作为主体和蓝光发射体,通过二元共混的方式,获得最大电流效率为22.46 cd A-1,最大功率效率14.85 lm W-1,最大外量子效率8.0%的全荧光白光OLED器件。这一实验结果为解决溶液加工型白光OLED器件效率与成本之间的矛盾提出了新的方案。此外,我们选用TADF材料DC-TC和DC-ACR作为敏化主体,与传统荧光材料DBP在CBP主体中共混,构成一种新型高效的溶液加工型红光荧光器件。其中以DCTC为敏化主体的器件最大电流效率达到11.9 cd A-1,最大外量子效率达到8.0%,色坐标为(0.61,0.38)。通过TADF敏化主体的反向系间窜越和敏化主体与荧光体之间的F?rster能量转移途径,将TADF敏化主体中的三线态激子转换到DBP的单线态能级中进行辐射跃迁,成功突破荧光器件外量子效率的理论极限(~5%)。对TADF敏化体系进行激子动力学分析,证明单向快速的F?rster能量转移能够显著降低发光层内部激子密度,这有助于抑制器件在高电流密度下的效率滚降。而在TADF敏化体系中,TADF敏化主体的单三线态能级差与辐射跃迁速率共同决定着整个体系的光电转换效率。为后续TADF敏化荧光器件的深入研究以及相关材料选择提供了一定的参考作用。更多还原显示全部
摘要：有机发光二极管（OLED）拥有柔韧弯曲、低耗能、反应迅速、成本低廉等优势,自问世以来就得到了科学工作者的...有机发光二极管（OLED）拥有柔韧弯曲、低耗能、反应迅速、成本低廉等优势,自问世以来就得到了科学工作者的广泛关注。在OLED器件发光材料中,延迟荧光材料由于存在极小的单线态和三线态能级差(ΔEST),使得三线态激子可通过反向系间窜越（RISC）过程回到单线态,从而使激子利用率可高达100%。而聚集诱导发光（AIE）分子能够在纯膜态下发出强烈的荧光,在非掺杂OLED器件中其电致发光外量子效率接近理论极限且效率滚降小。因此设计同时具有聚集诱导发光和延迟荧光性质的纯有机发光材料,将会在OLED器件方面具有优异的表现。本论文中设计了一系列以羰基为吸电子基团的非对称D-A-D’结构分子,完美地结合了聚集诱导发光和延迟荧光性质,在OLED器件和力致变色中都具有良好的性能。在第二章中,以羰基为吸电子基团,苯基咔唑、吩噁嗪、吩噻嗪以及二甲基吖啶为给电子基团,设计合成了非对称的D-A-D’结构化合物CP-BP-PXZ、CP-BP-PTZ和CP-BP-DMAC。该体系的发光分子随着聚集态的形成,其发光强度逐渐增强同时延迟荧光寿命也随之增加,表现出聚集诱导延迟荧光（AIDF）性质。与传统的延迟荧光分子相比,该体系在纯膜中呈现很高的光致发光量子效率。将该体系作为发光层应用于非掺杂OLED器件中表现出优异的电致发光效率以及稳定性。基于该体系的非掺杂OLED最优的器件效率为59.1 cd A-1、65.7 lm W-1和18.4%,并且在1000 cd m-2亮度下,其效率滚降仅为1.2%。在第三章中,通过引入烷基链和增大分子扭曲的构型来改善分子的成膜性,设计合成了以羰基为吸电子基团的非对称D-A-D’结构化合物CC6-DBP-PXZ和CC6-DBP-DMAC,并用溶液加工法制备OLED器件。其中基于化合物CC6-DBP-DMAC的非掺杂OLED器件具有优异的器件性能,其最大外量子效率为9.02%,是目前溶液加工的非掺杂OLED器件中性能较好的。而基于化合物CC6-DBP-PXZ的非掺杂OLED器件最大外量子效率达到6.19%,最大亮度为33911 cd m-2,且在高亮度下效率滚降极低。在第四章中,以羰基为吸电子基团,芘、吩噻嗪、吩噁嗪和二甲基吖啶为供电子基团来构筑D-A-D’非对称结构分子,得到了化合物Py-BP-PXZ、Py-BP-PTZ和Py-BP-DMAC。该新的体系具有聚集诱导发光性质,其中化合物Py-BP-PTZ具有力致变色的性质,研磨前后光色从天蓝光向黄光转变。化合物Py-BP-PTZ具有同质多晶的现象,能够获得两种不同的晶型CB和CG,分别发蓝光和黄绿光。晶体不同的堆积方式能够解释化合物Py-BP-PTZ力致变色的具体过程。同时化合物Py-BP-PTZ的力致变色具有可恢复性,使化合物Py-BP-PTZ在信息记录、商标防伪以及安全墨水等领域都有很好的潜在应用价值。更多还原显示全部
