喹啉鋅類有機電致發(fā)光材料、器件的制備及光電性能研究.pdf

1、有機電致發(fā)光器件(OLED)具有視角寬、功耗低、響應速度快、發(fā)光亮度和發(fā)光效率高、能實現(xiàn)全色顯示等優(yōu)點,備受科學界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛重視。特別是自從1987年Tang首次報道了工作電壓低、發(fā)光亮度高的OLED以來,其研究工作取得了更快速地發(fā)展。近十余年里,已經(jīng)逐漸成為多學科交叉的具有高技術(shù)含量的前沿課題。雖然有機電致發(fā)光器件的研究已經(jīng)取得較大進展,但開發(fā)新材料、設計新型的器件結(jié)構(gòu)、進行機理研究以進一步提高器件的性能仍是各國研究人員需要努力的

2、方向。 金屬有機配合物介于有機物和無機物之間,既具有有機物高熒光量子效率的優(yōu)點,又擁有無機物穩(wěn)定性好等特點,因此被認為最具有應用前景的一類發(fā)光材料。自8-羥基喹啉鋁(A1Q3)作為有機發(fā)光材料成功應用于OLED后,人們希望在A1Q3的結(jié)構(gòu)基礎上做進一步地修飾,以得到性能同等或更好的其它顏色的發(fā)光材料。 本論文是國家自然科學基金項目的部分工作,我們主要是將8-羥基喹啉進行化學修飾,與金屬離子鋅配位得到一系列的金屬有機配合物

3、,并以此為有機電致發(fā)光材料,設計新型的器件結(jié)構(gòu)來獲得白光、紅光等發(fā)光色調(diào)可調(diào)、性能穩(wěn)定的有機電致發(fā)光器件,并進行了發(fā)光機理的研究。全文共分八章,以下是主要內(nèi)容： 第一章緒論 綜述了有機電致發(fā)光器件的研究發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)光原理、器件結(jié)構(gòu)和材料以及器件性能表征的參數(shù)。 第二章,喹啉鋅類有機發(fā)光材料的合成和表征在8-羥基喹啉的2位分別化學修飾苯基(Ph)、對聯(lián)苯基(4-biPh)、鄰聯(lián)苯基(2-biPh)等不同的取代基,得

4、到了2位取代8-羥基喹啉配體和相應的鋅配合物Zn(Q-C)2、Zn(Q-Bu-n)2、Zn(Q-Ph)2、Zn(Q-4-biPh)2及Zn(Q-2-biPh)2;用UV-Vis、FL和電化學方法表征了有機物的HOMO、LUMO軌道能級和能隙,并與量子化學計算結(jié)果進行了比較,在實驗數(shù)據(jù)和理論計算的基礎上討論了取代基對鋅配合物能級和光譜性能的影響。 第三章喹啉鋅類有機電致發(fā)光器件制備及性能研究以本實驗室制備的喹啉鋅類有機發(fā)光材料Zn

5、Q2、Zn(Q-C)2、Zn(Q-Bu-n)2、Zn(Q-Ph)2、Zn(Q-4-biPh)2及Zn(Q-2-biPh)2作為電致發(fā)光材料,選擇合適的制備條件,制備電致發(fā)光器件,并與A1Q3為發(fā)光材料的OLED的電流.亮度,電壓-亮度、啟動電壓等性能進行比較,得出前者具有更優(yōu)良的發(fā)光性能。 第四章阻擋型有機電致發(fā)光器件制備和光電性能研究根據(jù)色度學理論,藍光和黃光以一定的比例混合可以得到白光,將2-對聯(lián)苯-8-羥基喹啉鋅(Zn(Q

6、-4-biPh)2)與NPB作為有機發(fā)光材料制備了結(jié)構(gòu)為ITO/NPB(40nm)/BCP(x nm)/Zn(Q-4-biPh)2(40nm)/Al(200nm)的新型白光有機電致發(fā)光器件(OLED)。調(diào)節(jié)空穴阻擋層BCP的厚度,實現(xiàn)了NPB(藍光發(fā)射)和Zn(Q-4-biPh)2(黃光發(fā)射)作為器件雙發(fā)光層的有效復合,當BCP層的厚度為2.0nm時,獲得了穩(wěn)定的白色發(fā)光。 第五章羅丹明B摻雜ZnQ2的有機電致發(fā)光器件制備及其性

7、能研究以8-羥基喹啉鋅(ZnQ2)作為發(fā)光層主體材料,與熒光染料羅丹明B(RhB)共摻雜,采用真空熱蒸鍍法制備了OLED,結(jié)構(gòu)為:ITO/TPD(50nm)/ZnQ2:RhB(x％,60nm)/Al(200nm)。摻雜不同濃度RhB使得OLED器件發(fā)射波長由550.0nm逐漸紅移到584.0nm。通過對溶液態(tài)熒光光譜和器件發(fā)光光譜等特性的測量與分析,探討了器件的能量轉(zhuǎn)移及發(fā)光機理。 第六章含能量助傳遞劑的摻雜型有機電致發(fā)光器件制

8、備及其性能研究為了調(diào)控摻雜型OLED器件中主、客體發(fā)光材料之間的能量傳遞效率,制備了結(jié)構(gòu)為ITO/NPB(10nm)/NPB:DCJTB(30nm)/BCP(xnm)/Zn(Q-4-biPh)2(30nm)/A1的發(fā)光器件,其中Zn(Q-4-biPh)2(2-對聯(lián)苯-8-羥基喹啉鋅)為能量助傳遞劑,BCP為空穴阻擋層。通過調(diào)節(jié)空穴阻擋層BCP的厚度,調(diào)節(jié)NPB、Zn(Q-4-biPh)2與DCJTB三者之間的能量傳遞效率,通過階梯式的能

9、量傳遞得到摻雜染料DCJTB的發(fā)光,從而調(diào)控NPB和DCJTB的發(fā)光比例,使器件發(fā)光顏色在藍、紫到近白、橙、紅的較大范圍內(nèi)發(fā)生了變化。第七章非摻雜型有機電致發(fā)光器件制備及其性能研究利用Zn(Q-Ph)2和DCJTB制備出全新結(jié)構(gòu)的非摻雜型OLED,其結(jié)構(gòu)為：ITO/NPB(30 nm)/DCJTB(x nm)/Zn(Q-Ph)2(40 nm)/AlQ3(30 nm)/A1(200 nm)。通過調(diào)節(jié)DCJTB超薄層的厚度在0～2.0 nm

10、范圍內(nèi),OLED器件的發(fā)光色調(diào)經(jīng)歷了黃色、橙色、紅色的改變,并且探討了DCJTB厚度對OLED發(fā)光機理以及發(fā)光復合區(qū)域的影響。當DCJTB的厚度為0.5 nm時,獲得了穩(wěn)定的紅光發(fā)射,該器件在5.5 V電壓下啟亮,25 V外加電壓下發(fā)光亮度達到420 cd/m2,對應的電流密度為250 mA/cm2。 第八章液晶高分子膜的制備及電光性能研究采用聚合相分離原理制備了一種電光性能優(yōu)良的環(huán)氧基新型液晶高分子膜--PDLC膜。從應用角度