喹啉锌类有机电致发光材料、器件的制备及光电性能研究.doc

喹啉锌类有机电致发光材料、器件的制备及光电性能研究【摘要】：有机电致发光器件(OLED)具有视角宽、功耗低、响应速度快、发光亮度和发光效率高、能实现全色显示等优点,备受科学界和产业界的广泛重视。特别是自从1987年Tang首次报道了工作电压低、发光亮度高的OLED以来,其研究工作取得了更快速地发展。近十余年里,已经逐渐成为多学科交叉的具有高技术含量的前沿课题。虽然有机电致发光器件的研究已经取得较大进展,但开发新材料、设计新型的器件结构、进行机理研究以进一步提高器件的性能仍是各国研究人员需要努力的方向。金属有机配合物介于有机物和无机物之间,既具有有机物高荧光量子效率的优点,又拥有无机物稳定性好等特点,因此被认为最具有应用前景的一类发光材料。自8-羟基喹啉铝(AlQ_3)作为有机发光材料成功应用于OLED后,人们希望在AlQ_3的结构基础上做进一步地修饰,以得到性能同等或更好的其它颜色的发光材料。本论文是国家自然科学基金项目的部分工作,我们主要是将8-羟基喹啉进行化学修饰,与金属离子锌配位得到一系列的金属有机配合物,并以此为有机电致发光材料,设计新型的器件结构来获得白光、红光等发光色调可调、性能稳定的有机电致发光器件,并进行了发光机理的研究。全文共分八章,以下是主要内容:第一章绪论综述了有机电致发光器件的研究发展现状、发光原理、器件结构和材料以及器件性能表征的参数。第二章喹啉锌类有机发光材料的合成和表征在8-羟基喹啉的2位分别化学修饰苯基(Ph)、对联苯基(4-biPh)、邻联苯基(2-biPh)等不同的取代基,得到了2位取代8-羟基喹啉配体和相应的锌配合物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和电化学方法表征了有机物的HOMO、LUMO轨道能级和能隙,并与量子化学计算结果进行了比较,在实验数据和理论计算的基础上讨论了取代基对锌配合物能级和光谱性能的影响。第三章喹啉锌类有机电致发光器件制备及性能研究以本实验室制备的喹啉锌类有机发光材料ZnQ_2、Zn(Q-C)_2、Zn(Q-Bu-n)_2、Zn(Q-Ph)_2、Zn(Q-4-biPh)_2及Zn(Q-2-biPh)_2作为电致发光材料,选择合适的制备条件,制备电致发光器件,并与AlQ_3为发光材料的OLED的电流-亮度,电压-亮度、启动电压等性能进行比较,得出前者具有更优良的发光性能。第四章阻挡型有机电致发光器件制备和光电性能研究根据色度学理论,蓝光和黄光以一定的比例混合可以得到白光,将2-对联苯-8-羟基喹啉锌(Zn(Q-4-biPh)_2)与NPB作为有机发光材料制备了结构为ITO/NPB(40nm)/BCP(xnm)/Zn(Q-4-biPh)_2(40nm)/Al(200nm)的新型白光有机电致发光器件(OLED)。调节空穴阻挡层BCP的厚度,实现了NPB(蓝光发射)和Zn(Q-4-biPh)_2(黄光发射)作为器件双发光层的有效复合,当BCP层的厚度为2.0nm时,获得了稳定的白色发光。第五章罗丹明B掺杂ZnQ_2的有机电致发光器件制备及其性能研究以8-羟基喹啉锌(ZnQ_2)作为发光层主体材料,与荧光染料罗丹明B(RhB)共掺杂,采用真空热蒸镀法制备了OLED,结构为:ITO/TPD(50nm)/ZnQ_2:RhB(x%,60nm)/Al(200nm)。掺杂不同浓度RhB使得OLED器件发射波长由550.0nm逐渐红移到584.0nm。通过对溶液态荧光光谱和器件发光光谱等特性的测量与分析,探讨了器件的能量转移及发光机理。第六章含能量助传递剂的掺杂型有机电致发光器件制备及其性能研究为了调控掺杂型OLED器件中主、客体发光材料之间的能量传递效率,制备了结构为ITO/NPB(10nm)/NPB:DCJTB(30hm)/BCP(xnm)/Zn(Q-4-biPh)_2(30nm)/Al的发光器件,其中Zn(Q-4-biPh)_2(2-对联苯-8-羟基喹啉锌)为能量助传递剂,BCP为空穴阻挡层。通过调节空穴阻挡层BCP的厚度,调节NPB、Zn(Q-4-biPh)_2与DCJTB三者之间的能量传递效率,通过阶梯式的能量传递得到掺杂染料DCJTB的发光,从而调控NPB和DCJTB的发光比例,使器件发光颜色在蓝、紫到近白、橙、红的较大范围内发生了变化。第七章非掺杂型有机电致发光器件制备及其性能研究利用Zn(Q-Ph)_2和DCJTB制备出全新结构的非掺杂型OLED,其结构为:ITO/NPB(30nm)/DCJTB(xnm)/Zn(Q-Ph)_2(40nm)/AlQ_3(30nm)/Al(200nm)。通过调节DCJTB超薄层的厚度在02.0nm范围内,OLED器件的发光色调经历了黄色、橙色、红色的改变,并且探讨了DCJTB厚度对OLED发光机理以及发光复合区域的影响。当DCJTB的厚度为0.5nm时,获得了稳定的红光发射,该器件在5.5V电压下启亮,25V外加电压下发光亮度达到420cd/m2,对应的电流密度为250mA/cm2。第八章液晶高分子膜的制备及电光性能研究采用聚合相分离原理制备了一种电光性能优良的环氧基新型液晶高分子膜PDLC膜。从应用角度出发,创新性地使用白光而非可见光区某一波长的光表征PDLC膜的性能参数,测试结果表明该膜工作电压为20V、响应视角150度以上、寿命达105数量级且性能稳定,同时比较了基片材质的影响,发现塑料ITO基片制备的PDLC膜对比度性能更优越,且容易制成大面积、可折叠的显示器件,有着更广泛的应用价值。该膜在传感器以及分析仪器元器件如新型光栅等方面已显示出其潜在的应用前景。【关键词】：有机电致发光器件喹啉锌配合物发光机理能级掺杂【学位授予单位】：华东师范大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2008【分类号】：TN383.1【目录】：摘要9-12Abstract12-16第一章绪论16-591有机电致发光器件的研究进展18-242有机电致发光机理24-312.1有机材料的发光原理24-282.2电致发光器件发光原理28-313有机电致发光器件的结构和性能表征31-483.1有机电致发光器件的结构31-333.2有机电致发光器件常用的材料33-443.3有机电致发光器件性能参数44-484本论文的主要工作48-50参考文献50-59第二章哇啉锌类有机发光材料的合成和表征59-791引言59-612实验部分61-662.1仪器和试剂61-622.2喹啉类配体的合成62-632.3喹啉锌类有机发光材料的制备63-652.4电化学表征有机物能级652.5光谱法测定有机物能级65-662.6量子化学计算有机物能级663结果与讨论66-753.1喹啉锌类有机发光材料的光谱性质66-693.2喹啉锌类有机发光材料的能级测定69-754本章小结75-76参考文献76-79第三章喹啉锌类有机电致发光器件的制备和光电性能研究79-911引言79-802实验部分80-822.1仪器和试剂80-812.2电致发光器件的制备81-823结果与讨论82-873.1ITO导电玻璃的表面处理82-833.2有机薄膜的制备方法和条件选择83-843.3有机电致发光器件的光谱性质84-874本章小结87参考文献87-91第四章阻挡型有机电致发光器件的制备和光电性能研究91-1021引言91-922实验部分92-952.1仪器和试剂92-932.2阻挡型有机电致发光器件的制备93-953结果和讨论95-1003.1发光光谱与轨道能级953.2阻挡层厚度对器件电致发光性能的影响95-973.3外加电压对器件发光性能的影响97-993.4有机电致发光器件的寿命99-1004本章小结100参考文献100-102第五章罗丹明B掺杂ZnQ_2有机电致发光器件的制备及其性能研究102-1111引言102-1032实验部分103-1042.1试剂及仪器1032.2掺杂型有机电致发光器件的制备103-1043结果与讨论104-1093.1主客体发光材料104-1063.2掺杂型有机电致发光器件的发光性能106-1073.3掺杂型有机电致发光器件的发光机理107-1094本章小结109参考文献109-111第六章含能量助传递剂的掺杂型有机电致发光器件的制备及其性能研究111-1221引言111-1122实验部分112-1142.1实验试剂与仪器112-1132.2有机电致发光器件的制备113-1143结果与讨论114-1193.1Zn(Q-4-biPh)_2的能量助传递作用114-1163.2BCP的厚度对器件发光性能的影响116-1183.3外加电压对器件发光性能的影响118-1194本章小结119-120参考文献120-122第七章基于Zn(Q-Ph)_2与DCJTB非掺杂型OLED的制备及其性能研究122-1311引言122-1232实验部分123-1242.1试剂与仪器1232.2有机电致发光器件的制备123-1243结果与讨论124-1283.1非掺杂型OLED的电致发光性质124-1263.2非掺杂型OLED的发光机理126-1283.3器件的稳定性测试1284本章小结128-129参考文献129-131第八章液晶高分子膜的制备及电光性能研究131-1461引言131-1332实