含砜基单元蓝光聚合物和浅HOMO能级p型聚合物的合成及光电性能

【摘要】：有机/聚合物发光二极管(O/PLEDs)具有主动发光、超轻薄、对比度好、视角宽、响应速度快、能耗低等特点。与小分子发光材料相比,聚合物发光材料具有良好的成膜性,可通过旋涂、喷墨打印等溶液加工的方式实现大面积制备,有助于进一步降低制造成本,实现商业化生产。在红绿蓝三基色发射的聚合物中,高效率蓝光聚合物的研发挑战最大,主要问题在于难以使发光聚合物同时具备较宽的带隙和较好的载流子注入与传输。砜基是一种具有较强吸电性的基团,砜基中S原子在最高价态,因此具有较好的化学稳定性和较高的电子亲和势。将含有砜基的单元引入到聚合物主链中,可以提高发光聚合物的电子注入和传输性能,进而提高发光效率。与传统的只有单个发光层的器件相比,基于多个独立发光单元的叠层有机电致发光器件可以实现更高的电流效率和更长的寿命。浅HOMO能级的p型聚合物可作为有机电荷产生层应用于制备全溶液加工的高效率叠层聚合物发光二极管。1)将咔唑或三芳胺分别引入聚(芴-co-S,S-二氧-二苯并噻吩)的侧链或者主链中得到聚合物PFCzSO和PFSO-Ts。通过合理的结构设计可以有效地抑制咔唑/三芳胺与S,S-二氧-二苯并噻吩的ICT效应,保持聚合物较纯的蓝光发射。空穴传输单元的引入可以提升聚合物的HOMO能级从而降低空穴注入势垒,使得空穴传输单元修饰的聚(芴-co-S,S-二氧-二苯并噻吩)载流子传输更加平衡。在单层器件结构下,PFCz SO和PFSO-Ts都表现出比聚(芴-co-S,S-二氧-二苯并噻吩)更加优异的器件性能。PFCz25SO的性能最佳,最大电流效率为5.52 cd/A,对应的色坐标为(0.17,0.17)。2)将S,S-二氧-螺[芴-9,9-噻吨]的两种同分异构体(FSO和SOF)引入到聚芴主链中得到新型的蓝光聚合物PPF-FSOs和PPF-SOFs。随着FSO和SOF单元含量的增加,PPF-FSOs和PPF-SOFs的光谱分别出现红移和蓝移,且都表现出明显的窄化。其中,非共轭的SOF单元可以有效地打断聚合物的共轭,使PPF-SOFs实现色坐标为(0.16,0.08)的深蓝光发射。无论砜基在聚合物的主链(PPF-SOFs)或侧链(PPF-FSOs),都能使聚合物的电子注入能力增强、电致发光效率明显提高。单层器件结构下,PPF-SOF15的外量子效率达到3.76%,是均聚芴的三倍。3)合成了2,7和3,6位取代的9,9-二甲基-S,S-二氧-噻吨非共轭单元(27SO和36SO),并将其引入到聚芴和聚(2,7-咔唑)的主链,可以有效地打断聚合物的共轭,使得聚合物光谱蓝移,同时,砜基的存在使得聚合物的注入和传输性能得到明显提升,进而得到一系列色坐标CIEy≤0.1的高效率深蓝光聚合物。其中,PF-27SO20的器件性能最佳,最大电流效率为2.30 cd/A,最大外量子效率为4.05%,对应的色坐标为(0.16,0.08)。此外,PCz-27SOs和PCz-36SOs也得到CIEy≈0.1的深蓝光发射。4)合成了一系列以三苯胺和吩噻嗪为主链的p型聚合物。这些聚合物含有寡聚乙二醇侧链,可溶于中等极性溶剂(如二氧六环、二氧五环)中,不溶于强极性溶剂(如乙二醇甲醚、甲醇)中,具有溶液正交加工性能。所有的p型聚合物都具有较浅的HOMO能级和较高的空穴迁移率。通过电荷产生测试发现p型聚合物/FPyBr的全有机连接层具有很好的电荷产生性能,可用于未来含全有机中间层叠层发光器件的制备。