论文部分内容阅读
有机电致磷光发光器件（Phosphorescent organic-light emitting devices，PhOLEDs）由于其理论内量子效率（Internal quantum efficiency，IQE）可达100％，而得到研究者的广泛关注。然而PhOLEDs发展至今，蓝色磷光器件的性能还是无法和红色、绿色相媲美，这主要是由于蓝色磷光材料的色纯度低以及主体材料的三线态能级（ET）较低，无法实现纯蓝光甚至深蓝光区域的发光，这已成为制约OLEDs产业化重要瓶颈。本论文针对这两个问题展开，以制备高色纯度的蓝色磷光材料以及性能优异主体材料为目标，论文主要分为以下三部分： 以经典的蓝色磷光材料FIrpic（Bis(4,6-difluorophenylpyridinato-N,C2)picolinatoiridium）为参考，通过改变其辅助配体，用所合成的2-(5-(三氟甲基)-1,2,3-三唑)吡啶（tfmptz）取代吡啶甲酸，合成了(F2,4ppy)2Ir(tfmptz)（Ir1）；同时将吸电子的F原子修饰到2-苯基吡啶的3-，4-和5-位上得到了一种新的主配体2-(3,4,5-三氟苯基)吡啶（F3,4,5ppy），并合成了(F3,4,5ppy)2Ir(tfmptz)（Ir2），对这两种材料的光物理特性以及电致发光性能进行了研究。Ir1在二氯甲烷（CH2Cl2）溶液中的发射峰位于457/481nm，位于纯蓝光区域，而Ir2在CH2Cl2溶液中的发射峰位于469/502nm，为天蓝光。其中以Ir1为客体，以mCP（1,3-双(N-咔唑基)苯）为主体的PhOLEDs的最大电流效率、功率效率和外量子效率分别为5.2cd/A、3.0lm/W和3.0%. 为了优化Ir(III)金属配合物的载流子传输性能，平衡电子和空穴的传输与注入，将具有空穴传输特性的咔唑引入到主配体中，合成了新型的主配体9-(4-(吡啶-2-基)苯基)-9H-咔唑（Czppy），分别以具有电子传输特性的tfmptz和2-(1H-1,2,3,4-四唑)吡啶（pttz）为辅助配体，辅助配体中的1,2,4-三氮唑和吡啶基团具有较好的电子传输特性，合成了“双极性”的Ir(III)金属配合物(Czppy)2Ir(tfmptz)（Ir3）和(Czppy)2Ir(pttz)（Ir4）。Ir3和Ir4在CH2Cl2溶液中的发射峰均为493/526nm，为蓝绿光，其主配体具有较大的空间位阻效应，一定程度上可减缓磷光器件的效率滚降。其中以Ir3为客体，CBP（4,4-双(N-咔唑)-1,1-联苯）为主体，采用高的掺杂浓度制备了PhOLEDs，器件的最大亮度、电流效率、功率效率和外量子效率分别为11450cd/m2、15.8cd/A、9.1 lm/W和5.5%。 为了寻找性能优异的主体材料，以1,2,4-三氮唑衍生物和吡啶为双受体（Acceptor）基团，咔唑为电子给体（Donor）基团，以苯环作为连接基团，合成了四种具有不同空间位阻效应的D-π-A结构的双极性主体材料9-(4-(1-苯基-5-(吡啶-2-基)-1H-1,2,4-三氮唑-3-基)-[1,1-联苯]-4-基)-9H-咔唑（TAZ-1Cz）、9-(4-(1-苯基-5-(吡啶-2-基)-1H-1,2,4-三氮唑-3-基)-[1,1-联苯]-3-基)-9H-咔唑（TAZ-2Cz）、9-苯基-3-(4-(1-苯基-5-(吡啶-2-基)-1H-1,2,4-三氮唑-3-基)苯基)-9H-咔唑（TAZ-3Cz）和9-苯基-2-(4-(1-苯基-5-(吡啶-2-基)-1H-1,2,4-三氮唑-3-基)苯基)-9H-咔唑（TAZ-4Cz），并对这四种主体材料的光电特性及激发态性质进行了详细的研究。研究发现，给、受体以N-苯基的方式连接的TAZ-1Cz和 TAZ-2Cz中，分子的激发态表现为局域电子（Locally-excited，LE）激发态、电荷转移（Charge-transfer，CT）激发态以及杂化的局域电子和电荷转移（Hybrid locally-electron and charge-transfer，HLCT）激发态性质。TAZ-2Cz具有较高的三线态能级2.61eV。以Ir(piq)2(acac)、Ir(ppy)3和FIrpic为客体，以四种双极性材料为主体，分别制备了红、绿、蓝光PhOLEDs器件。其中以TAZ-2Cz为主体材料的绿、蓝光PhOLEDs中的效率分别为55.0cd/A、41.3lm/w、16%；和11.0cd/A、7.3lm/W、5.0%；以TAZ-2Cz为主体，所合成的Ir3为客体磷光器件的性能明显的优于以经典的CBP为主体的器件，其EQEmax提高了78.2%。 同时，初步探讨了这类双极性材料在非掺杂深蓝光器件中的应用，采用简单的双层结构制备了以TAZ-1Cz和TAZ-4Cz为发光层的非掺杂OLEDs，其中，以TAZ-4Cz作为单发光层的非掺杂深蓝光OLEDs的最大外量子效率为2.48%。