有機(jī)金屬配合物電致發(fā)光材料的物理性能研究.pdf

1、有機(jī)電致發(fā)光器件(OLED)是平板顯示、照明等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，而材料是該技術(shù)的核心，材料的分子設(shè)計(jì)、合成以及相關(guān)物理性能的研究是該技術(shù)的關(guān)鍵問題之一，本文合成了兩類五種有機(jī)金屬配合物電致發(fā)光材料，并對(duì)其與電致發(fā)光相關(guān)的物理性能進(jìn)行了系統(tǒng)地研究，在新型材料與器件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及材料結(jié)構(gòu)與光電性能的研究方面取得了進(jìn)展。 1、探索了8-羥基喹啉鋰的最佳合成方法，確認(rèn)了其分子結(jié)構(gòu)是一種構(gòu)型穩(wěn)定的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)Liq·Hq。由于Liq的配位數(shù)不

2、飽和，使Liq具有很強(qiáng)的吸濕性，容易水解。Liq的HOMO能級(jí)為-6.25eV，LUMO能級(jí)為-3.24eV，在正向電壓的驅(qū)動(dòng)下，器件ITO/CuPc/NPD/Liq/Al發(fā)射藍(lán)綠光，電致發(fā)光峰位于496.0nm，此發(fā)光不是Liq本體發(fā)光，可能是NPD/Liq界面形成的激基復(fù)合物或Liq分子之間的激基締合物的發(fā)光。Liq薄膜的熒光發(fā)射峰位于470.0nm，半峰寬度為91.1nm。Liq·Hq熒光發(fā)射峰位于453.5nm，半峰寬度為69.

3、4nm，與Liq相比，Liq·Hq是一種更為純正的藍(lán)光材料。將Liq·Hq摻雜在聚合物PVK中利用旋涂的方法制膜有望獲得更理想的電致藍(lán)光。 2、突破了傳統(tǒng)的研究思路，設(shè)計(jì)合成了一種新型的四價(jià)金屬離子的混配型配合物二(8-羥基喹啉)-二(苯酚)合鋯Zr(OPh)2q2，Zr(OPh)2q2具有優(yōu)良成膜性和熱穩(wěn)定性，Zr(OPh)2q2薄膜均勻致密，不易晶化，形貌穩(wěn)定。Zr(OPh)2q2薄膜發(fā)射強(qiáng)的黃綠色熒光，發(fā)射峰波長為541.

4、6nm。Zr(OPh)2q2的HOMO能級(jí)為-5.94eV，LUMO能級(jí)為-3.49eV，在正向電壓的驅(qū)動(dòng)下，雙量子阱結(jié)構(gòu)器件ITO/CuPc/Alq3/Zr(OPh)2q2/Alq3/Zr(OPh)2q2/Alq3/Al發(fā)射黃綠光，發(fā)射峰波長541nm，電致發(fā)光譜帶窄化，譜峰藍(lán)移，表現(xiàn)了明顯的量子尺寸效應(yīng)。器件起亮電壓6V，22V時(shí)，亮度達(dá)到267cd/m2。 3、首次系統(tǒng)研究了無水的8-羥基喹啉鋅和含水8-羥基喹啉鋅的結(jié)構(gòu)相

5、互轉(zhuǎn)變以及結(jié)構(gòu)變化對(duì)材料發(fā)光性能的影響。在真空狀態(tài)下，加熱溫度在180℃以上，Znq2·2H2O可以轉(zhuǎn)化為四聚體(Znq2)4，而氯仿又可以將四聚體(Znq2)4解離為Znq2·2H2O，乙醇只能將(Znq2)4部分解離。分子結(jié)構(gòu)、分子堆積結(jié)構(gòu)的演變導(dǎo)致了電子結(jié)構(gòu)的演變，從而導(dǎo)致8-羥基喹啉鋅可變的光學(xué)性能。 4、通過比較一系列8-羥基喹啉類金屬配合物的分子結(jié)構(gòu)與發(fā)光性能，得出這類配合物的發(fā)光源于8-羥基喹啉基團(tuán)，源于激發(fā)電子從

6、電子受體N到電子給體O之間的輻射躍遷。中心離子的電負(fù)性、磁性以及它的原子量都影響著該類配合物的發(fā)光。中心離子的電負(fù)性增大，使配合物發(fā)光紅移；順磁性的中心離子導(dǎo)致熒光淬滅。中心離子的原子量增加，使配合物發(fā)光亮度降低。取代基對(duì)該類配合物的發(fā)光顏色的影響較大，一般來說，在吡啶環(huán)上引入推電子基團(tuán)，在苯酚環(huán)上引入吸電子基團(tuán)，使帶隙展寬，發(fā)光藍(lán)移，反之，使帶隙變窄，發(fā)光紅移。由于喹啉環(huán)同時(shí)存在富電子的給體和貧電子的受體，因此在一些配合物中容易產(chǎn)生π

7、-π相互作用，導(dǎo)致分子聚集，發(fā)光紅移，載流子的傳輸性能提高。 5、合成了兩種新型的電致發(fā)光材料水楊醛縮苯胺鋅(SAZ)、水楊醛縮乙二胺鋅Zn(salen)，SAZ的熔點(diǎn)188.7℃，分解溫度371.0℃，Zn(salen)的分解溫度413.7℃，與目前報(bào)道的同類化合物相比，熱穩(wěn)定性、薄膜的形成能力明顯提高，Zn(salen)是目前的報(bào)道的席夫堿類電致發(fā)光材料中熱穩(wěn)定性最高的一種。由于Zn(salen)具有比SAZ更緊密的分子構(gòu)型

8、，使其具有更高的熱穩(wěn)定性和更優(yōu)良的薄膜質(zhì)量。 Zn(salen)分子表現(xiàn)了明顯的聚集行為，隨著合成溫度的提高，聚集程度提高，而吡啶溶劑可以將Zn(salen)的聚集體解離為單體，在制備Zn(salen)薄膜時(shí)，真空度影響了Zn(salen)在薄膜中的聚集行為，低真空下制備的薄膜聚集程度高，而高真空下制備的薄膜聚集程度低。由于Zn(salen)的聚集行為，使其表現(xiàn)了可變的熒光特性。而SAZ薄膜發(fā)射穩(wěn)定的綠色熒光，發(fā)射峰波長為508

9、.0nm。 SAZ的HOMO能級(jí)為-5.90eV，LUMO能級(jí)為-3.29eV，Zn(salen)的HOMO能級(jí)為-5.94eV，LUMO能級(jí)為-3.45eV。它們的HOMO能級(jí)接近，但Zn(salen)的LUMO能級(jí)比SAZ低，這歸因于Zn(salen)聚集。在正向電壓的驅(qū)動(dòng)下，雙量子阱結(jié)構(gòu)器件ITO/CuPc/Alq3/SAZ/Alq3/SAZ/Alq3/Al發(fā)射穩(wěn)定的綠光，發(fā)光峰位于513.6nm。而器件ITO/CuPc/

10、AlqjZn(salen)/Alq3/Zn(salen)/Alq3/Al的發(fā)光表現(xiàn)了對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓的依賴性。驅(qū)動(dòng)電壓13V時(shí)，電致發(fā)光峰位于524.8nm，驅(qū)動(dòng)電壓24V時(shí)，電致發(fā)光峰位于500.9nm，發(fā)光藍(lán)移，由于雙量子阱對(duì)電子的量子約束，與它們相應(yīng)的雙層結(jié)構(gòu)器件相比，亮度和穩(wěn)定性都得到明顯改善?；赟AZ的雙量子阱器件，啟動(dòng)電壓大約為10V，26V時(shí)，亮度達(dá)到248cd/m2，而基于Zn(salen)的雙量子阱器件，啟動(dòng)電壓大約為6V