喹啉鋅類(lèi)有機(jī)電致發(fā)光材料、器件的制備及光電性能研究.pdf

1、有機(jī)電致發(fā)光器件(OLED)具有視角寬、功耗低、響應(yīng)速度快、發(fā)光亮度和發(fā)光效率高、能實(shí)現(xiàn)全色顯示等優(yōu)點(diǎn),備受科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛重視。特別是自從1987年Tang首次報(bào)道了工作電壓低、發(fā)光亮度高的OLED以來(lái),其研究工作取得了更快速地發(fā)展。近十余年里,已經(jīng)逐漸成為多學(xué)科交叉的具有高技術(shù)含量的前沿課題。雖然有機(jī)電致發(fā)光器件的研究已經(jīng)取得較大進(jìn)展,但開(kāi)發(fā)新材料、設(shè)計(jì)新型的器件結(jié)構(gòu)、進(jìn)行機(jī)理研究以進(jìn)一步提高器件的性能仍是各國(guó)研究人員需要努力的

2、方向。 金屬有機(jī)配合物介于有機(jī)物和無(wú)機(jī)物之間,既具有有機(jī)物高熒光量子效率的優(yōu)點(diǎn),又擁有無(wú)機(jī)物穩(wěn)定性好等特點(diǎn),因此被認(rèn)為最具有應(yīng)用前景的一類(lèi)發(fā)光材料。自8-羥基喹啉鋁(A1Q3)作為有機(jī)發(fā)光材料成功應(yīng)用于OLED后,人們希望在A1Q3的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上做進(jìn)一步地修飾,以得到性能同等或更好的其它顏色的發(fā)光材料。 本論文是國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的部分工作,我們主要是將8-羥基喹啉進(jìn)行化學(xué)修飾,與金屬離子鋅配位得到一系列的金屬有機(jī)配合物

3、,并以此為有機(jī)電致發(fā)光材料,設(shè)計(jì)新型的器件結(jié)構(gòu)來(lái)獲得白光、紅光等發(fā)光色調(diào)可調(diào)、性能穩(wěn)定的有機(jī)電致發(fā)光器件,并進(jìn)行了發(fā)光機(jī)理的研究。全文共分八章,以下是主要內(nèi)容： 第一章緒論 綜述了有機(jī)電致發(fā)光器件的研究發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)光原理、器件結(jié)構(gòu)和材料以及器件性能表征的參數(shù)。 第二章,喹啉鋅類(lèi)有機(jī)發(fā)光材料的合成和表征在8-羥基喹啉的2位分別化學(xué)修飾苯基(Ph)、對(duì)聯(lián)苯基(4-biPh)、鄰聯(lián)苯基(2-biPh)等不同的取代基,得

4、到了2位取代8-羥基喹啉配體和相應(yīng)的鋅配合物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和電化學(xué)方法表征了有機(jī)物的HOMO、LUMO軌道能級(jí)和能隙,并與量子化學(xué)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較,在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論計(jì)算的基礎(chǔ)上討論了取代基對(duì)鋅配合物能級(jí)和光譜性能的影響。 第三章喹啉鋅類(lèi)有機(jī)電致發(fā)光器件制備及性能研究以本實(shí)驗(yàn)室制備的喹啉鋅類(lèi)有機(jī)發(fā)光材料Zn

5、Q2、Zn(Q-C)2、Zn(Q-Bu-n)2、Zn(Q-Ph)2、Zn(Q-4-biPh)2及Zn(Q-2-biPh)2作為電致發(fā)光材料,選擇合適的制備條件,制備電致發(fā)光器件,并與A1Q3為發(fā)光材料的OLED的電流.亮度,電壓-亮度、啟動(dòng)電壓等性能進(jìn)行比較,得出前者具有更優(yōu)良的發(fā)光性能。 第四章阻擋型有機(jī)電致發(fā)光器件制備和光電性能研究根據(jù)色度學(xué)理論,藍(lán)光和黃光以一定的比例混合可以得到白光,將2-對(duì)聯(lián)苯-8-羥基喹啉鋅(Zn(Q

6、-4-biPh)2)與NPB作為有機(jī)發(fā)光材料制備了結(jié)構(gòu)為ITO/NPB(40nm)/BCP(x nm)/Zn(Q-4-biPh)2(40nm)/Al(200nm)的新型白光有機(jī)電致發(fā)光器件(OLED)。調(diào)節(jié)空穴阻擋層BCP的厚度,實(shí)現(xiàn)了NPB(藍(lán)光發(fā)射)和Zn(Q-4-biPh)2(黃光發(fā)射)作為器件雙發(fā)光層的有效復(fù)合,當(dāng)BCP層的厚度為2.0nm時(shí),獲得了穩(wěn)定的白色發(fā)光。 第五章羅丹明B摻雜ZnQ2的有機(jī)電致發(fā)光器件制備及其性

7、能研究以8-羥基喹啉鋅(ZnQ2)作為發(fā)光層主體材料,與熒光染料羅丹明B(RhB)共摻雜,采用真空熱蒸鍍法制備了OLED,結(jié)構(gòu)為:ITO/TPD(50nm)/ZnQ2:RhB(x％,60nm)/Al(200nm)。摻雜不同濃度RhB使得OLED器件發(fā)射波長(zhǎng)由550.0nm逐漸紅移到584.0nm。通過(guò)對(duì)溶液態(tài)熒光光譜和器件發(fā)光光譜等特性的測(cè)量與分析,探討了器件的能量轉(zhuǎn)移及發(fā)光機(jī)理。 第六章含能量助傳遞劑的摻雜型有機(jī)電致發(fā)光器件制

8、備及其性能研究為了調(diào)控?fù)诫s型OLED器件中主、客體發(fā)光材料之間的能量傳遞效率,制備了結(jié)構(gòu)為ITO/NPB(10nm)/NPB:DCJTB(30nm)/BCP(xnm)/Zn(Q-4-biPh)2(30nm)/A1的發(fā)光器件,其中Zn(Q-4-biPh)2(2-對(duì)聯(lián)苯-8-羥基喹啉鋅)為能量助傳遞劑,BCP為空穴阻擋層。通過(guò)調(diào)節(jié)空穴阻擋層BCP的厚度,調(diào)節(jié)NPB、Zn(Q-4-biPh)2與DCJTB三者之間的能量傳遞效率,通過(guò)階梯式的能

9、量傳遞得到摻雜染料DCJTB的發(fā)光,從而調(diào)控NPB和DCJTB的發(fā)光比例,使器件發(fā)光顏色在藍(lán)、紫到近白、橙、紅的較大范圍內(nèi)發(fā)生了變化。第七章非摻雜型有機(jī)電致發(fā)光器件制備及其性能研究利用Zn(Q-Ph)2和DCJTB制備出全新結(jié)構(gòu)的非摻雜型OLED,其結(jié)構(gòu)為：ITO/NPB(30 nm)/DCJTB(x nm)/Zn(Q-Ph)2(40 nm)/AlQ3(30 nm)/A1(200 nm)。通過(guò)調(diào)節(jié)DCJTB超薄層的厚度在0～2.0 nm

10、范圍內(nèi),OLED器件的發(fā)光色調(diào)經(jīng)歷了黃色、橙色、紅色的改變,并且探討了DCJTB厚度對(duì)OLED發(fā)光機(jī)理以及發(fā)光復(fù)合區(qū)域的影響。當(dāng)DCJTB的厚度為0.5 nm時(shí),獲得了穩(wěn)定的紅光發(fā)射,該器件在5.5 V電壓下啟亮,25 V外加電壓下發(fā)光亮度達(dá)到420 cd/m2,對(duì)應(yīng)的電流密度為250 mA/cm2。 第八章液晶高分子膜的制備及電光性能研究采用聚合相分離原理制備了一種電光性能優(yōu)良的環(huán)氧基新型液晶高分子膜--PDLC膜。從應(yīng)用角度