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杂环共轭小分子化合物的合成及光电性能研究

李会学  
【摘要】: 随着信息时代的到来,显示器在仪器仪表、计算机、通讯设备、家用电器等领域得到广泛使用。当前正在使用的显示器件主要有阴极射线管(CRT)、液晶显示屏(LCD)、等离子显示器(PDP)、发光二极管(LED)等,它们已形成年产值数百亿美元的产业群体。由于它们自身有不同程度的性能缺陷,如:CRT体积大、笨重,LCD视觉小,LED难以实现蓝光,在信息社会中使用受到一定的限制。相反,有机发光器件或称有机发光二极管(OLED)是一种高亮度、宽视觉、全固化的电致发光器件,大大克服了上述缺点,显示出无可比拟的优势:1)OLED的发光效率高、亮度大;2)有机发光材料众多、价廉,且易大规模、大面积生产,实现超薄、大面积平板显示;3)OLED的发光颜色从红外到紫外,覆盖整个可见光,这是方便实现全彩色显示的前提;4)有机材料的机械性能良好,易加工成各种不同形状;5)驱动电压低,能与半导体集成电路的电压相匹配,使大屏幕平板显示的驱动电路容易实现。因此OLED已成为当今显示器件研究的热门,大量的有机发光材料被合成出来,各种结构精巧的有机发光器件被世界各国科学家制备出来,并已有产品投放市场,我国也有多所大学和研究所加入了这一行列,并取得了一定的成绩。目前,这一领域的热点仍集中在降低驱动电压、增加器件的发光效率、延长使用寿命、实现全色显示等方面。 在通常情况下,电子被空穴束缚每产生一个单重态激子同时产生3个三重态激子,因此即使注入到器件的电子全部被空穴束缚,且全部的单重态激子均辐射产生光子,25%将是OLED的极限量子效率。由于三重态激子的跃迁受量子自旋守恒定律的限制,不能发光,75%的激子白白被热耗掉。如何使三重态激子发光以提高发光效率是目前在这一领域研究的热点。用高原子序数元素的强轨道自旋可使三重态激子有效发光,如用含过渡金属的磷光染料对发光小分子和聚合物掺杂,单重态和三重态激子都可以收集到过渡金属的配合物中,再通过荧光染料等进行能量过渡从而产生有效的电致发光。因为三重态激子均参与发光,理论上发光效率可达100%。 另外一个提高器件的发光效率的途径是设法保持载流子的注入平衡,这可通过 插入载流子传输层来实现,目前的情况是空穴传输层材料较多而电子传输层(ETL) 材料相对偏少。这成为制约OLED发展的瓶颈,所以,ETL的研究成为当前的热点 之一。常用的ETL材料是2一(4一联苯基)一5一(叔丁苯基)一1,3,4一嗯二哇(PBD)。嗯 二哇类化合物具有较好的热稳定性和水解稳定性,嗯二哇环有较高的电子亲和性, 是一类典型的有机电子传输材料,它们可以直接蒸镀,也可以分散在惰性的高分子 中旋涂成膜,还可以直接分散在发光高分子的母体中同步加工。同时,高度共扼的 嗯二哇也是性能优良的发光材料。 在本论文中,我们合成了五种5一芳基一2一疏基一1,3,4一唔二哇(AMO)化合物, 七种3一芳基一6一芳基一1,2,4一三哇并〔3,4一b〕一1,3,4一噬二哇(AArT)化合物,还在 微波作用下合成了四种2一芳酞基一3,5一二芳基曝吩(ADT)(由金属有机实验室提供) 及三种2,5一二芳基一1,3,4一嗯二哇(AAO)化合物,这些化合物的结构经红外光谱、 核磁共振氢谱得到确证。同时,采用循环伏安法对其电化学性能进行了测试,结合 这些化合物的紫外一可见吸收光谱将相应分子的HOMO能级和LUMO能级计算了出 来,经与PBD的数据进行比较,AAI,T和ADT的电子亲和势更大,可作为ETL材 料,而AMO与AAO的电子亲和势和电离势都较小,接受电子的能力较差,不是好 的ETL材料。我们还测试了 AATT和ADT的荧光光谱,这些光致发光的最大发射 波长介于42Onm一48Onm之间,可用作蓝色的发光材料。 微波技术可应用于嗯二哇衍生物的合成。如果以芳香酸为原料合成嗯二哇,采 用传统方法须四一五步才能得到目标产物,采用微波合成只须一步。本反应中,微波 的快速、方便、高产率的特点得以充分体现。如果我们选择好芳香酸,预计会合成 出性能优良的ETL材料及EL材料。 了


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10 刘卉洁;有机聚合物和小分子的光学性能研究[D];西安电子科技大学;2009年
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