芳基磷有機(jī)光電功能材料的設(shè)計(jì)、合成及性能研究.pdf

1、有機(jī)光電功能材料由于具有優(yōu)異的光電性質(zhì)，已經(jīng)被廣泛地運(yùn)用于有機(jī)發(fā)光二極管、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管、有機(jī)太陽(yáng)能電池、有機(jī)存儲(chǔ)以及有機(jī)激光等。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，有機(jī)材料的性質(zhì)均能有效的調(diào)控，然而由于結(jié)構(gòu)與性能的本質(zhì)關(guān)系，導(dǎo)致在大多數(shù)情況下某一性能提高的同時(shí)往往伴隨著其他性能指標(biāo)的降低，從而導(dǎo)致最終的綜合性能提高有限；除此之外，由于有機(jī)光電功能材料的激發(fā)態(tài)性質(zhì)高度活潑，其發(fā)光壽命通常為納秒至毫秒，很難實(shí)現(xiàn)具有超長(zhǎng)壽命的有機(jī)光電材料。得益于芳基磷有機(jī)

2、半導(dǎo)體材料獨(dú)特的光電性質(zhì)，本論文以芳基磷有機(jī)光電功能材料為研究對(duì)象，提出了動(dòng)態(tài)的選擇性調(diào)控光電性質(zhì)的設(shè)計(jì)策略—“共振調(diào)控”；為了構(gòu)建超長(zhǎng)壽命的純有機(jī)材料發(fā)光，提出在有機(jī)分子中引入雜原子（P、O、S）促進(jìn)單線態(tài)激子到三線態(tài)激子的轉(zhuǎn)變以及特殊的能量陷阱—“H聚集”穩(wěn)定高度活潑的激發(fā)態(tài)激子的設(shè)計(jì)理念。具體的研究工作如下：
　　1）具有N-P=O共振結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)自調(diào)節(jié)主體材料的合成及性能研究
　　基于給電子基團(tuán)咔唑以及吸電子基團(tuán)芳基磷

3、氧，設(shè)計(jì)、合成了四個(gè)具有N-P=O共振結(jié)構(gòu)的主體材料。利用量子化學(xué)和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，詳細(xì)的研究了光物理及電化學(xué)性質(zhì)，證實(shí)了共振調(diào)控可以在保留優(yōu)異光學(xué)性質(zhì)的同時(shí)對(duì)有機(jī)半導(dǎo)體的電學(xué)性質(zhì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的選擇性調(diào)控，有效地增強(qiáng)了有機(jī)半導(dǎo)體的電學(xué)性質(zhì)?；谶@類共振主體材料的藍(lán)色磷光器件的啟亮電壓為2.4 V，最大外量子效率為16.5％，電流效率為32.3 cd/A，功率效率為37.2 lm/W，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
　　2）基于可溶液加工的共振主

4、體材料的磷光器件性能研究
　　基于含有N-P=O共振結(jié)構(gòu)的主體材料，利用共振主體材料優(yōu)異的電學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)，開(kāi)展了其作為主體材料在溶液加工器件中的應(yīng)用。得益于共振主體材料平衡的載流子傳輸能力以及旋涂器件寬的載流子復(fù)合區(qū)域，溶液加工的藍(lán)光和白光磷光器件，不僅獲得高的器件效率，其啟亮電壓為3.6 V和3.9 V，最大外量子效率為16.5%和14.7%，電流效率為29.9 cd/A和30.8 cd/A，功率效率為19.9和18.8 l

5、m/W，而且還獲得了極好的器件穩(wěn)定性，在1000 cd/m2時(shí)器件的效率衰減只有0.7%-5.9%。
　　3）具有N-P=S共振結(jié)構(gòu)的智能主體材料的合成及性能研究
　　設(shè)計(jì)、合成了四個(gè)具有N-P=S共振結(jié)構(gòu)的主體材料。基于量子化學(xué)和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，證實(shí)了通過(guò)調(diào)節(jié)共振結(jié)構(gòu)可以在不影響光學(xué)性質(zhì)的同時(shí)進(jìn)一步調(diào)控主體材料的電學(xué)性質(zhì)。得益于共振結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)自調(diào)節(jié)性質(zhì)，成功獲得了一類具有平衡載流子傳輸性能的主體材料。基于N-P=S共振主

6、體材料的藍(lán)色、白色磷光器件和綠色、藍(lán)色熱激活延遲熒光器件的啟亮電壓分別為2.9、3.6、4.4以及3.4 V，最大外量子效率分別為21.7、16.4、12.2以及11.9%，最大電流效率分別為39.7、40.6、38.5以及22.2 cd/A，功率效率分別為36.6、32.3、27.3以及15.8 lm/W，達(dá)到了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)水平。
　　4）基于芳基磷衍生物的有機(jī)長(zhǎng)余輝材料的設(shè)計(jì)、合成及性能研究
　　基于理性的分子設(shè)計(jì)，成功的