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铕配合物发光材料的设计合成及其性能研究

刘煜  
【摘要】: 本论文综述了有机/聚合物铕配合物电致发光材料及器件的研究进展,针对目前铕配合物电致发光材料和器件存在发光效率和发光亮度低的问题,分别开展了有机/聚合物铕配合物电致发光材料和电致发光性能的研究。研究的主要内容有: 1)通过引入三芳胺空穴传输单元和噁二唑电子传输单元,对邻菲罗啉中性配体进行分子修饰,从而改善它的铕配合物的载流子传输性能,提高铕配合物的发光效率。设计合成的六个新型的具有优良载流子传输性能和发光性能的有机铕配合物未见文献报道。合成得到的功能化邻菲罗啉中性配体及其铕配合物的分子结构通过元素分析、核磁共振波谱进行了表征。 2)研究了三芳胺和噁二唑功能化的邻菲罗啉中性配体及其铕配合物的紫外吸收和光致发光性能,研究结果表明,这类新型的铕配合物具有强烈的紫外吸收和光致发光性能,铕配合物在固体薄膜状态下都能发射出强烈的铕离子特征峰,其最大发射波长为612 nm,半峰宽为9~15 nm。 3)以含三芳胺和噁二唑功能化的铕配合物为客体,聚芴(PFO)和噁二唑(PBD)为主体,制作了双层结构的红光电致发光器件,其中铕配合物掺杂浓度为1~8%。研究结果表明:这些功能化的有机铕配合物掺杂的PFO-PBD器件在电场作用下能够发出强烈的铕离子的特征发射,最大电致发光波长均在611.0~615.0 nm范围,半峰宽在9~15 nm范围。器件的最大外量子效率和最大发光亮度分别达到了2.5%和1333 cd/m2,均超过了文献报道水平,实现了铕配合物在聚合物中的高效发光。 4)通过Suzuki聚合反应,设计合成了三类六个系列的共聚物及其铕配合物,包括:(1)含咔唑、邻菲罗啉和噁二唑单元的共聚物中性配体及其铕配合物;(2)含芴、邻菲罗啉和噁二唑单元共聚物中性配体及其铕配合物;(3)含苯、邻菲罗啉和噁二唑单元共聚物中性配体及其铕配合物。研究了各共聚物及其铕配合物的紫外吸收、光致发光性能及其铕配合物在聚合物发光器件中的电致发光特性。探讨了共聚物中性配体分子结构对它们的铕配合物的光电性能的影响。 5)三类共聚物及其铕配合物均具有较好的溶解性能和分散性能。这些共聚物的铕配合物在固体薄膜和聚合物器件中均具有强烈的光致发光现象,其最大光致发光波长为611~615 nm,半峰宽为10~14 nm。同时,这些共聚物的铕配合物在聚合物器件中均具有强烈的电致发光现象,其最大电致发光波长为615 nm左右,半峰宽为10 nm,系Eu3+离子的5D0→7F2跃迁发射。在这些铕配合物的发光器件中,铕配合物Eu-PFOXDPh0.30的聚合物发光器件的最大发光亮度为2.6 cd/m2,铕配合物Eu-PFOXDPh0.30的最大外量子效率为0.071%,这些共聚物铕配合物的发光器件的最大外量子效率和发光亮度,与文献报道的聚合物铕配合物发光器件的最大外量子效率与发光亮度相近,但与预期的结果有一定的差距。下一步的工作重点是优化器件结构,以期获得高效率发光聚合物器件。 6)本论文铕配合物发光材料的光电性能研究表明,分子设计对于获得稳定性高、发光效率高的电致发光材料是至关重要的。通过对邻菲罗啉中性配体进行结构修饰,可以达到优化铕配合物发光性能的目的。通过共聚物铕配合物实现聚合物的高效光致发光,但电致发光性能仍有待于深入研究。本研究对于探索具有功能化的中性配体的分子结构对铕配合物的电致发光性能的影响、探索提高含铕配合物的载流子传输性能和发光效率的途径和获得新型含铕配合物的单色电致发光材料具有积极的现实意义。


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