基于雜原子取代咔唑和芴生色團(tuán)的有機(jī)光電功能材料的合成與表征.pdf

1、有機(jī)發(fā)光二極管（Organic Light-Emitting Diodes，OLEDs）近年來(lái)陸續(xù)被報(bào)道，但是具有理想的的性能，制備的器件具有較高穩(wěn)定性的材料一直是一個(gè)科研難題。對(duì)于有機(jī)光電功能材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，一個(gè)新穎的設(shè)計(jì)思路就是引入雜原子。鑒于咔唑分子所具有的寬能隙和良好的載流子傳輸性能，本課題把雜原子引入到咔唑骨架上，得到一系列基于雜原子取代咔唑衍生物的主體材料。另外，在OLEDs中，相對(duì)于綠光和紅光來(lái)說(shuō)，藍(lán)光材料的效率和穩(wěn)定性尚

2、難以滿足商業(yè)化的需要，目前應(yīng)用比較理想的一種藍(lán)光材料是含有螺芴結(jié)構(gòu)的聚合物，螺芴結(jié)構(gòu)的垂直二面角結(jié)構(gòu)可以有效降低分子間聚集，提高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，提高膜的穩(wěn)定性能，避免長(zhǎng)波發(fā)射的出現(xiàn)。因此，我們把雜原子引入到螺芴中，得到多種聚合物藍(lán)光材料。本論文合成了一系列基于芴和雜原子取代咔唑生色團(tuán)的主體材料和熒光材料，采用核磁(NMR)、質(zhì)譜(GC-MS)、元素分析等手段對(duì)材料的分子組成和化學(xué)結(jié)構(gòu)作了定性和定量的分析;通過(guò)差式掃描量熱法（Differ

3、ential Scanning Calorimetry, DSC），熱重分析儀(ThernoGravimetric Analyzer, TGA)研究聚合物的穩(wěn)定性;通過(guò)循環(huán)伏安法(Cyclic Voltammetry，CV)，紫外-熒光(UV-PL)光譜研究了材料的能級(jí)結(jié)構(gòu)和光物理性質(zhì)。
　　本文合成了基于咔唑、二苯胺、吩噻嗪和吩噁嗪等五種咔唑衍生物C-C, C-N，C-O,C-S, C-SO。這些材料都表現(xiàn)出了較高的熱分解溫度，

4、離子化電勢(shì)一般在5.37-5.46 eV，部分材料表現(xiàn)出了較寬的能隙(Eg)。另外，幾種材料表現(xiàn)出了較高的三線態(tài)能級(jí)（ET）。用C-O作主體材料，Ir(ppy)3作摻雜材料的綠光器件表現(xiàn)出了較好的器件性能，其中，部分器件得到了34.8cdA-1的流明效率和26.0 lm W-1的能量效率。在螺芴結(jié)構(gòu)中引入氧原子，利用Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)得到CSFOF, USFOF，DSFOF三種聚合物藍(lán)光材料。這些材料具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和熱分解溫

5、度，使得材料在較高的溫度下仍然保持較好的發(fā)光穩(wěn)定性。尤其是USFOF，即使在空氣環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間高溫退火以后，仍保持穩(wěn)定的藍(lán)光發(fā)射。另外，氧雜螺芴結(jié)構(gòu)的引入提高了材料的最高占有分子軌道(Highest Occupied Molecular Orbital，HOMO)，使得材料具有較好的空穴注入和傳輸性能，在這方面USFOF表現(xiàn)尤為明顯。鑒于氧雜螺芴基團(tuán)在藍(lán)光材料中的良好表現(xiàn)，我們將該基團(tuán)引入到主體材料中，得到幾種基于咔唑和氧雜螺芴的主體材料

6、。咔唑上螺芴的引入會(huì)使得材料的發(fā)射波長(zhǎng)向短波方向移動(dòng)，尤其是螺芴中氧雜原子引入會(huì)使得材料的發(fā)射光譜更靠近藍(lán)光區(qū)域，材料具有更寬的能隙。另外，螺芴中氧原予的引入會(huì)進(jìn)一步降低材料的(Lowest Unoccupied Molecular Orbital,LUMO)，使得材料具有較好的電子注入和傳輸性能。幾種材料中，SFO2C表現(xiàn)出了主體材料必須具備的較高的熱穩(wěn)定性和較低的LUMO能級(jí)。最后，我們對(duì)螺笏結(jié)構(gòu)作了進(jìn)一步修飾，在雜原子螺芴結(jié)構(gòu)之上

7、引入了吩噻嗪，合成了SPIS。吩噻嗪的引入使得材料的熔點(diǎn)Tm提高到221℃。另外，材料在保持較好電子傳輸性能的同時(shí)空穴傳輸性能也得到進(jìn)一步的提高。SPIS中硫和氮原子的存在賦予該分子一定的重原子效應(yīng)，使得材料具有更窄的能隙，使得材料的發(fā)射光譜集中在藍(lán)光區(qū)域。可以通過(guò)對(duì)SPIS進(jìn)行進(jìn)一步的修飾得到多種在OLED中具有較好應(yīng)用前景的聚合物藍(lán)光材料。通過(guò)本論文的研究可以發(fā)現(xiàn)，螺芴以及雜原子修飾對(duì)提高有機(jī)光電功能材料的熱性能和光電性能具角重要的