具有AIE性质的有机电致发光聚合物的制备及其光电性能研究

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经过30多年的发展,有机电致发光器件以其高质量图像、宽视角以及轻薄等特点,已成功被商业化应用。随着近年来有机电致发光器件应用逐渐偏向大屏显示和柔性显示,聚合物有机电致发光器件越来越受人们的关注。聚合物有机电致发光器件具有许多独特的优点,如可通过低成本的溶液加工过程制备且制备流程简单,使其在大屏显示和柔性显示领域十分具有应用前景。目前绝大部分的聚合物有机电致发光器件都是基于具有聚集导致发光猝灭(ACQ)效应的光电高分子来制备的。为了避免ACQ效应,该类型聚合物中发光基团的比例一般都低于20%,从而导致基于这类型聚合物制备的聚合物有机电致发光器件普遍存在器件效率滚降较高的问题,严重制约了其应用。目前,对基于聚集诱导发光(AIE)聚合物材料制备的聚合物有机电致发光器件的研究较少,器件性能仍有很大的提升空间。本论文的主要研究内容是设计合成一系列具有新颖发光性质的AIE聚合物并测定其相关物理、化学性质以及光电性能,并将其作为发光层材料,通过溶液加工旋涂制备有机电致发光器件。本论文的设计思路是寻找合适的AIE基元,将其与带长烷基链的咔唑或者芴进行共聚得到AIE聚合物。其中AIE基元作为发光基团使聚合物具备AIE效应,带长烷基链的咔唑或芴则作为辅助基团增加聚合物的溶解性。本论文第一章首先介绍了有机电致发光器件发展历程,并着重介绍了聚合物有机电致发光器件和有机电致发光聚合物材料的发展,随后介绍了AIE的发展,主要对AIE聚合物的合成和应用方面进行了介绍。本论文第二章工作在二溴单体中引入AIE基元TPE-DPA,通过铃木-宫浦偶联反应合成了两个具有AIE性质的聚合物p TPE-DPA-Cz和p TPE-DPA-Flu。这两个聚合物具有良好的成膜性和热稳定性,并且在薄膜态下的荧光量子产率较高,分别达到63.3%和59.7%。以p TPE-DPA-Cz和p TPE-DPA-Flu为发光层材料制备了聚合物有机电致发光器件,其中掺杂器件最高外量子效率达到了3.26%,非掺器件最高电流效率为3.69cd A-1,并且所有器件的效率滚降都比较低,证明了AIE聚合物可用于制备高效率低滚降聚合物有机电致发光器件。在第三章工作中引入同时具有AIE效应和热活化延迟荧光(TADF)效应的黄光基元DBT-BZ-PXZ,合成了具有AIE效应的聚合物p DBPF。然后引入蓝光AIE基元TPE-DPA对聚合物发光颜色进行调节,通过调控DBT-BZ-PXZ和TPE-DPA在聚合物中的比例,分别合成了AIE聚合物p DBPTDF-1、p DBPTDF-2和p DBPTDF-3。但是由于聚合物复杂的分子构型使其最高占据轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)电子云不能有效分离,所得聚合物并不具有TADF性质。这些聚合物同样具有良好的成膜性和热稳定性,在四氢呋喃/水混合溶液中的荧光量子产率最高为11.3%,有利于后续制备不同光色的高性能聚合物有机电致发光器件。
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