喹啉锌类有机电致发光材料、器件的制备及光电性能研究

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1、喹啉锌类有机电致发光材料、器件的制备及光电性能研究喹啉锌类有机电致发光材料、器件的制备及光电性能研究【摘要】：有机电致发光器件(OLED)具有视角宽、功耗低、响应速度快、发光亮度和发光效率高、能实现全色显示等优点,备受科学界和产业界的广泛重视。特别是自从 1987 年 Tang 首次报道了工作电压低、发光亮度高的 OLED 以来,其研究工作取得了更快速地发展。近十余年里,已经逐渐成为多学科交叉的具有高技术含量的前沿课题。虽然有机电致发光器件的研究已经取得较大进展,但开发新材料、设计新型的器件结构、进行机理研究以进一步提高器件的性能仍是各国研究人员需要努力的方向。金属有机配合物介于有机物和无机物

2、之间,既具有有机物高荧光量子效率的优点,又拥有无机物稳定性好等特点,因此被认为最具有应用前景的一类发光材料。自 8-羟基喹啉铝(AlQ_3)作为有机发光材料成功应用于 OLED 后,人们希望在 AlQ_3的结构基础上做进一步地修饰,以得到性能同等或更好的其它颜色的发光材料。本论文是国家自然科学基金项目的部分工作,我们主要是将 8-羟基喹啉进行化学修饰,与金属离子锌配位得到一系列的金属有机配合物,并以此为有机电致发光材料,设计新型的器件结构来获得白光、红光等发光色调可调、性能稳定的有机电致发光器件,并进行了发光机理的研究。全文共分八章,以下是主要内容:第一章绪论综述了有机电致发光器件的研究发展现

3、状、发光原理、器件结构和材料以及器件性能表征的参数。第二章喹啉锌类有机发光材料的合成和表征在 8-羟基喹啉的 2 位分别化学修饰苯基(Ph)、对联苯基(4-biPh)、邻联苯基(2-biPh)等不同的取代基,得到了 2 位取代 8-羟基喹啉配体和相应的锌配合物 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 和电化学方法表征了有机物的 HOMO、LUMO 轨道能级和能隙,并与量子化学计算结果进行了比较,在实验数据和理论计算的基础上讨论了取代基对锌配合物能级和光谱性能的影响。第三章喹啉锌类

4、有机电致发光器件制备及性能研究以本实验室制备的喹啉锌类有机发光材料 ZnQ_2、Zn(Q-C)_2、Zn(Q-Bu-n)_2、Zn(Q-Ph)_2、Zn(Q-4-biPh)_2 及 Zn(Q-2-biPh)_2作为电致发光材料,选择合适的制备条件,制备电致发光器件,并与AlQ_3 为发光材料的 OLED 的电流-亮度,电压-亮度、启动电压等性能进行比较,得出前者具有更优良的发光性能。第四章阻挡型有机电致发光器件制备和光电性能研究根据色度学理论,蓝光和黄光以一定的比例混合可以得到白光,将 2-对联苯-8-羟基喹啉锌(Zn(Q-4-biPh)_2)与 NPB 作为有机发光材料制备了结构为 ITO/

5、NPB(40nm)/BCP(xnm)/Zn(Q-4-biPh)_2(40nm)/Al(200nm)的新型白光有机电致发光器件(OLED)。调节空穴阻挡层 BCP 的厚度,实现了 NPB(蓝光发射)和Zn(Q-4-biPh)_2(黄光发射)作为器件双发光层的有效复合,当 BCP 层的厚度为 2.0nm 时,获得了稳定的白色发光。第五章罗丹明 B 掺杂ZnQ_2 的有机电致发光器件制备及其性能研究以 8-羟基喹啉锌(ZnQ_2)作为发光层主体材料,与荧光染料罗丹明 B(RhB)共掺杂,采用真空热蒸镀法制备了 OLED,结构为:ITO/TPD(50nm)/ZnQ_2:RhB(x%,60nm)/Al(

6、200nm)。掺杂不同浓度 RhB 使得 OLED器件发射波长由 550.0nm 逐渐红移到 584.0nm。通过对溶液态荧光光谱和器件发光光谱等特性的测量与分析,探讨了器件的能量转移及发光机理。第六章含能量助传递剂的掺杂型有机电致发光器件制备及其性能研究为了调控掺杂型 OLED 器件中主、客体发光材料之间的能量传递效率,制备了结构为 ITO/NPB(10nm)/NPB:DCJTB(30hm)/BCP(xnm)/Zn(Q-4-biPh)_2(30nm)/Al 的发光器件,其中 Zn(Q-4-biPh)_2(2-对联苯-8-羟基喹啉锌)为能量助传递剂,BCP 为空穴阻挡层。通过调节空穴阻挡层 B

7、CP 的厚度,调节 NPB、Zn(Q-4-biPh)_2 与DCJTB 三者之间的能量传递效率,通过阶梯式的能量传递得到掺杂染料 DCJTB 的发光,从而调控 NPB 和 DCJTB 的发光比例,使器件发光颜色在蓝、紫到近白、橙、红的较大范围内发生了变化。第七章非掺杂型有机电致发光器件制备及其性能研究利用 Zn(Q-Ph)_2 和DCJTB 制备出全新结构的非掺杂型 OLED,其结构为:ITO/NPB(30nm)/DCJTB(xnm)/Zn(Q-Ph)_2(40nm)/AlQ_3(30nm)/Al(200nm)。通过调节DCJTB 超薄层的厚度在 02.0nm 范围内,OLED 器件的发光色调

8、经历了黄色、橙色、红色的改变,并且探讨了 DCJTB 厚度对 OLED 发光机理以及发光复合区域的影响。当 DCJTB 的厚度为 0.5nm 时,获得了稳定的红光发射,该器件在 5.5V 电压下启亮,25V 外加电压下发光亮度达到 420cd/m2,对应的电流密度为 250mA/cm2。第八章液晶高分子膜的制备及电光性能研究采用聚合相分离原理制备了一种电光性能优良的环氧基新型液晶高分子膜PDLC 膜。从应用角度出发,创新性地使用白光而非可见光区某一波长的光表征 PDLC 膜的性能参数,测试结果表明该膜工作电压为 20V、响应视角 150 度以上、寿命达 105 数量级且性能稳定,同时比较了基片

9、材质的影响,发现塑料 ITO 基片制备的 PDLC 膜对比度性能更优越,且容易制成大面积、可折叠的显示器件,有着更广泛的应用价值。该膜在传感器以及分析仪器元器件如新型光栅等方面已显示出其潜在的应用前景。 【关键词】：有机电致发光器件喹啉锌配合物发光机理能级掺杂【学位授予单位】：华东师范大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2008【分类号】：TN383.1【目录】：摘要 9-12Abstract12-16 第一章绪论 16-591 有机电致发光器件的研究进展 18-242 有机电致发光机理 24-312.1 有机材料的发光原理 24-282.2 电致发光器件发光原理 28-313 有机电致发

10、光器件的结构和性能表征 31-483.1 有机电致发光器件的结构 31-333.2 有机电致发光器件常用的材料 33-443.3 有机电致发光器件性能参数 44-484本论文的主要工作 48-50 参考文献 50-59 第二章哇啉锌类有机发光材料的合成和表征 59-791 引言 59-612 实验部分 61-662.1 仪器和试剂 61-622.2 喹啉类配体的合成 62-632.3 喹啉锌类有机发光材料的制备 63-652.4 电化学表征有机物能级 652.5 光谱法测定有机物能级 65-662.6 量子化学计算有机物能级 663 结果与讨论 66-753.1 喹啉锌类有机发光材料的光谱性质

11、 66-693.2 喹啉锌类有机发光材料的能级测定69-754 本章小结 75-76 参考文献 76-79 第三章喹啉锌类有机电致发光器件的制备和光电性能研究 79-911 引言 79-802 实验部分 80-822.1仪器和试剂 80-812.2 电致发光器件的制备 81-823 结果与讨论 82-873.1ITO 导电玻璃的表面处理 82-833.2 有机薄膜的制备方法和条件选择 83-843.3 有机电致发光器件的光谱性质 84-874 本章小结 87 参考文献 87-91 第四章阻挡型有机电致发光器件的制备和光电性能研究 91-1021 引言 91-922 实验部分 92-952.1

12、仪器和试剂 92-932.2 阻挡型有机电致发光器件的制备 93-953 结果和讨论 95-1003.1 发光光谱与轨道能级 953.2 阻挡层厚度对器件电致发光性能的影响 95-973.3外加电压对器件发光性能的影响 97-993.4 有机电致发光器件的寿命99-1004 本章小结 100 参考文献 100-102 第五章罗丹明 B 掺杂ZnQ_2 有机电致发光器件的制备及其性能研究 102-1111 引言 102-1032 实验部分 103-1042.1 试剂及仪器 1032.2 掺杂型有机电致发光器件的制备 103-1043 结果与讨论 104-1093.1 主客体发光材料 104-10

13、63.2掺杂型有机电致发光器件的发光性能 106-1073.3 掺杂型有机电致发光器件的发光机理 107-1094 本章小结 109 参考文献 109-111 第六章含能量助传递剂的掺杂型有机电致发光器件的制备及其性能研究111-1221 引言 111-1122 实验部分 112-1142.1 实验试剂与仪器 112-1132.2 有机电致发光器件的制备 113-1143 结果与讨论 114-1193.1Zn(Q-4-biPh)_2 的能量助传递作用 114-1163.2BCP 的厚度对器件发光性能的影响 116-1183.3 外加电压对器件发光性能的影响 118-1194 本章小结 119-

14、120 参考文献 120-122 第七章基于 Zn(Q-Ph)_2 与DCJTB 非掺杂型 OLED 的制备及其性能研究 122-1311 引言 122-1232 实验部分 123-1242.1 试剂与仪器 1232.2 有机电致发光器件的制备 123-1243 结果与讨论 124-1283.1 非掺杂型 OLED 的电致发光性质124-1263.2 非掺杂型 OLED 的发光机理 126-1283.3 器件的稳定性测试 1284 本章小结 128-129 参考文献 129-131 第八章液晶高分子膜的制备及电光性能研究 131-1461 引言 131-1332 实验部分 133-1342.1试剂与仪器 1332.2ITO 基片的清洗 133-1342.3 液晶高分子膜的制备1342.4 电光性质测试 1343 结果与讨论 134-1433.1 影响 PDLC 膜性能的因素 134-1373.2PDLC 膜表面形貌特点 137-1403.3PDLC 膜的电光性质 140-1434 本章小结 143-144 参考文献 144-146 附录:博士在读期间科研成果 146-148 致谢 148 本论文购买请联系页眉网站。本论文购买请联系页眉网站。