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喹啉螯合物在有机电致发光二极管中的应用研究

作　者: 孙霞
导　师: 严锋
学　校: 苏州大学
专　业: 应用化学
关键词: OLED 喹啉螯合物 LiF 电子注入层发光效率
分类号: TN312.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

有机电致发光二极管（OLED）是一种很有前途的、新型的平板显示器,具有以下特点:可以通过对有机物或高分子材料的分子结构设计获得从红光到蓝光的任何颜色的显示;驱动电压低;发光亮度和发光效率高;发光视角宽、响应速度快;超薄、重量轻、全固化的主动发光;可制作在柔性衬底上,器件可弯曲。OLED器件主要由阳极氧化铟锡（ITO）玻璃、有机层材料和阴极低功函数金属组成。为了改善金属Al与有机层界面的性能,通常在Al与有机层之间加一层很薄的LiF界面层或其他小分子材料,用以提高电子注入性能和器件稳定性。小分子化合物虽然具有良好的成膜性、较高的载流子迁移率以及较好的热稳定性,但易发生重结晶,导致器件稳定性下降,所以具有稳定结构的金属螯合物值得关注。本论文以8-羟基喹啉为母体,设计了一系列喹啉钠螯合物,这类化合物的热稳定性优良,不易结晶,在OLED器件中可以用作电子注入层材料。我们首先合成了化合物2-甲酰基-8-羟基喹啉,2-二苯甲基-喹啉,2,2’-（1,4-苯基）-（2,1-二乙烯基）-双喹啉-8-酚和2,2-乙烯基-双喹啉-8-酚,分别以8-羟基喹啉,2-甲基-8-羟基喹啉,2-二苯甲基-喹啉,2,2’-（1,4-苯基）-（2,1-二乙烯基）-双喹啉-8-酚和2,2-乙烯基-双喹啉-8-酚这五个化合物为配体,制备喹啉螯合物。最后,我们分别选用三（8-羟基喹啉）铝（Alq₃）和2-甲基-9,10-二（萘-2-基）蒽（MADN）为电子传输材料,制备了两组多层OLED器件,分别考察了器件性能,研究结论如下:（1）差示扫描量热（DSC）和热重分析（TGA）的结果表明,喹啉钠螯合物的玻璃化温度都在130℃以上,且不会结晶。热分解温度都在250℃以上,热稳定性良好,可以保证器件的稳定性。（2）循环伏安（CV）测试和密度泛函理论（DFT）理论计算的结果表明,喹啉钠螯合物的最高占有轨道（HOMO）和最低未占有轨道（LUMO）的能级值主要取决于配体8-羟基喹啉及其衍生物,金属离子的贡献几乎可以忽视,而且LUMO的能级值都较低,都在-1.0eV左右,可以满足电子注入材料的要求。（3）器件测试结果表明,当以Alq₃为电子传输层时,喹啉钠螯合物可以取代常用的LiF作为电子注入层材料,并且同样可以获得很好的器件性能,发光效率都在10.5cd/A左右;而当以MADN为电子传输层时,共轭度小的喹啉钠螯合物8-羟基喹啉钠（Naq）和2-甲基-8-羟基喹啉钠（NaMeq）比LiF表现出更好的器件性能,发光效率都达到了14.0cd/A左右,是基于LiF器件的两倍,以Ph₂Naq为电子注入层的器件发光效率最低,这是因为在8-羟基喹啉上引进的两个苯环基团虽然增加了共轭度,但却导致了金属相对密度的降低。

喹啉螯合物在有机电致发光二极管中的应用研究

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