论文部分内容阅读
有机发光二极管（OLED）在平板显示器和固体照明应用中有着巨大的商业潜力。通过真空蒸镀法制备的热活化延迟荧光（TADF）器件可以达到接近100%的内部量子效率（IQE）,超过37%的外部量子效率（EQE）,并且避免了对含有贵重金属的磷光材料的过度依赖。而溶液加工型TADF-OLED仍面临着很多挑战。首先,尽管已经开发出许多高效的TADF分子,但是仅有少数几种可以适用于溶液加工工艺,同时保持其充分的性能。其次,几乎所有溶液法加工的TADF器件都面临着严重的效率滚降。最后,尽管通过真空蒸镀法制备的器件可以达到较长的使用寿命,尤其是磷光器件,但很少研究工作报道溶液加工器件的使用寿命。为了实现溶液加工型OLED的商业化,器件的寿命是迫切需要解决的问题。鉴于此,本论文主要从主体材料和TADF客体材料两大方向探究上述溶液加工器件中存在的关键问题。在第二章中,我们通过引入具有位阻效应、空穴传输能力的三代树枝状咔唑单元封锁吖啶的3、6位活性位点,设计了一系列蓝绿光TADF材料。这些分子同时具有优异的热稳定性、电化学稳定性及抗溶剂性等。另外,通过设计含硫的双螺结构作为供体单元,削弱了分子内电荷转移作用,实现了光色的蓝移。更重要的是,基于以上特性,这些树枝状TADF分子具有明显缩短的激发态寿命,展示了非常快速的反向系间窜越过程,最终实现了效率滚降显著改善的非掺杂蓝绿光溶液加工器件。其中,基于t-Bu-DTAZ的器件展现了2.7 V的极低启亮电压,实现了10.77%的最大外量子效率,在1000 cd m-2下几乎没有效率衰减,是目前已报道的非掺杂蓝绿光溶液加工器件的最优结果之一。在第三章中,我们利用三种基于苯氰基受体单元的溶液加工型主体材料DMBN-PDC、DMBN-PTC及MBN-PTC来实现高效低滚降的天蓝光溶液加工TADF-OLED。这些主体材料具有逐渐降低并向客体材料-5TCz BN靠近的三线态能级。在激发态能级降低的过程中,客体上多余的长寿命激子逐渐被淬灭。尽管牺牲了一定的荧光量子产率,但器件的发光效率得以保全,高亮度下的效率滚降得以改善。其中,三线态能级处于中间的DMBN-PTC作为主体材料的天蓝光溶液加工器件展示了12.41%的EQE,CIE坐标为（0.18,0.36）,在1000 cd m-2下效率仍能保持最大效率的68%。经过器件结构的优化,实现了更为改善的效率滚降,即在1000 cd m-2下仍可以保持最大效率值的91%,优于目前报道的绝大多数蓝光溶液加工TADF-OLED。在第四章中,我们通过量化计算评估化学键稳定性、光物理表征评估光稳定性、循环伏安法评估电化学稳定性,从而对一系列溶液加工型蓝光主体材料m CPCN、Cz Si、t-Bu TCz BP、t-Bu TCz BPy、t-Bu TCz BDPy的化学稳定性进行对比。从测试结果发现,m CPCN和Cz Si的化学稳定性相较于树枝状主体材料相差甚远。故而,我们挑选了t-Bu TCz BP、t-Bu TCz BPy和t-Bu TCz BDPy分子对主体性能与器件稳定性之间的关系进行深入探究,包括对主体的载流子传输能力评估、发光层的光/电化学氧化实验等,进一步理解了器件老化的内在因素。基于t-Bu TCz BP:40%5TCz BN、t-Bu TCz BPy:40%5TCz BN及t-Bu TCz BDPy:40%5TCz BN的蓝绿光溶液加工器件在1000 cd m-2下均能保持最大外量子效率的81%及以上,是目前报道的蓝绿光溶液加工TADF-OLED的最佳表现之一。其中,由于t-Bu TCz BPy的C-N键的阴离子态BDE较高,光稳定性、电化学稳定性及电子传输能力优异,实现了掺杂器件中平衡的载流子传输,所以其掺杂溶液加工器件展示了最长的器件寿命。在进一步优化退火温度后,其器件寿命在初始亮度为500 cd m-2的条件下显著提升至28 h,是目前报道的蓝绿光溶液加工TADF-OLED的最佳表现。