基于雜原子取代咔唑和芴生色團的有機光電功能材料的合成與表征.pdf

1、有機發(fā)光二極管（Organic Light-Emitting Diodes，OLEDs）近年來陸續(xù)被報道，但是具有理想的的性能，制備的器件具有較高穩(wěn)定性的材料一直是一個科研難題。對于有機光電功能材料的結構設計，一個新穎的設計思路就是引入雜原子。鑒于咔唑分子所具有的寬能隙和良好的載流子傳輸性能，本課題把雜原子引入到咔唑骨架上，得到一系列基于雜原子取代咔唑衍生物的主體材料。另外，在OLEDs中，相對于綠光和紅光來說，藍光材料的效率和穩(wěn)定性尚

2、難以滿足商業(yè)化的需要，目前應用比較理想的一種藍光材料是含有螺芴結構的聚合物，螺芴結構的垂直二面角結構可以有效降低分子間聚集，提高玻璃化轉變溫度，提高膜的穩(wěn)定性能，避免長波發(fā)射的出現(xiàn)。因此，我們把雜原子引入到螺芴中，得到多種聚合物藍光材料。本論文合成了一系列基于芴和雜原子取代咔唑生色團的主體材料和熒光材料，采用核磁(NMR)、質譜(GC-MS)、元素分析等手段對材料的分子組成和化學結構作了定性和定量的分析;通過差式掃描量熱法（Differ

3、ential Scanning Calorimetry, DSC），熱重分析儀(ThernoGravimetric Analyzer, TGA)研究聚合物的穩(wěn)定性;通過循環(huán)伏安法(Cyclic Voltammetry，CV)，紫外-熒光(UV-PL)光譜研究了材料的能級結構和光物理性質。
　　本文合成了基于咔唑、二苯胺、吩噻嗪和吩噁嗪等五種咔唑衍生物C-C, C-N，C-O,C-S, C-SO。這些材料都表現(xiàn)出了較高的熱分解溫度，

4、離子化電勢一般在5.37-5.46 eV，部分材料表現(xiàn)出了較寬的能隙(Eg)。另外，幾種材料表現(xiàn)出了較高的三線態(tài)能級（ET）。用C-O作主體材料，Ir(ppy)3作摻雜材料的綠光器件表現(xiàn)出了較好的器件性能，其中，部分器件得到了34.8cdA-1的流明效率和26.0 lm W-1的能量效率。在螺芴結構中引入氧原子，利用Suzuki偶聯(lián)反應得到CSFOF, USFOF，DSFOF三種聚合物藍光材料。這些材料具有較高的玻璃化轉變溫度和熱分解溫

5、度，使得材料在較高的溫度下仍然保持較好的發(fā)光穩(wěn)定性。尤其是USFOF，即使在空氣環(huán)境中長時間高溫退火以后，仍保持穩(wěn)定的藍光發(fā)射。另外，氧雜螺芴結構的引入提高了材料的最高占有分子軌道(Highest Occupied Molecular Orbital，HOMO)，使得材料具有較好的空穴注入和傳輸性能，在這方面USFOF表現(xiàn)尤為明顯。鑒于氧雜螺芴基團在藍光材料中的良好表現(xiàn)，我們將該基團引入到主體材料中，得到幾種基于咔唑和氧雜螺芴的主體材料

6、。咔唑上螺芴的引入會使得材料的發(fā)射波長向短波方向移動，尤其是螺芴中氧雜原子引入會使得材料的發(fā)射光譜更靠近藍光區(qū)域，材料具有更寬的能隙。另外，螺芴中氧原予的引入會進一步降低材料的(Lowest Unoccupied Molecular Orbital,LUMO)，使得材料具有較好的電子注入和傳輸性能。幾種材料中，SFO2C表現(xiàn)出了主體材料必須具備的較高的熱穩(wěn)定性和較低的LUMO能級。最后，我們對螺笏結構作了進一步修飾，在雜原子螺芴結構之上

7、引入了吩噻嗪，合成了SPIS。吩噻嗪的引入使得材料的熔點Tm提高到221℃。另外，材料在保持較好電子傳輸性能的同時空穴傳輸性能也得到進一步的提高。SPIS中硫和氮原子的存在賦予該分子一定的重原子效應，使得材料具有更窄的能隙，使得材料的發(fā)射光譜集中在藍光區(qū)域。可以通過對SPIS進行進一步的修飾得到多種在OLED中具有較好應用前景的聚合物藍光材料。通過本論文的研究可以發(fā)現(xiàn)，螺芴以及雜原子修飾對提高有機光電功能材料的熱性能和光電性能具角重要的