高性能有机电致发光材料的制备及器件研究

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1、上海大学博士学位论文摘要作为新一代平板显示技术，有机发光二极管(OLED)又称为有机电致发光(OEL)因为具有主动发光，响应快，可视角度大及制作工艺简单等优点，受到学术和产业界的高度重视。目前阻碍OLED实用化和市场化的关键问题是有些颜色的发光效率较低、工作寿命短、量产难度大。开发高效率与量产性稳定的有机电致发光材料、探索新的器件制备工艺、优化器件结构、提高器件效率和寿命及探索彩色化的最佳方案等，仍然是研究工作的主要目标。本文针对上述问题，从材料合成、纯化、新型器件结构设计到器件优化做了～系列研究，主要内容如下

2、：合成了典型有机电致发光材料，如电子传输材料Alq与空穴传输材料NPB，通过对反应条件的控制及各项工艺参数的优化，我们得到了高产率的Alq与NPB的粗品材料，其纯度分别达到了98．2％与95．5％。通过三温区同时升温的升华方法，我们对Alq与NPB进行了进一步的升华纯化，得到了有机电子级纯的Alq与NPB产品(纯度高于99．9％)。三温区同时升温升华的方法不但提高了材料的纯度，而且还大大提高了提纯效率，降低了提纯过程中产物的损失。X射线衍射的结果表明，经多次提纯后Alq与NPB材料的晶体粒度增大，材料的性能有所

3、改善。以各种纯度的Alq与NPB分别作为电子传输层与空穴传输层材料制作了发光器件。实验结果表明随着材料纯度的提高，器件的性能也依次提高，这是因为随着材料纯度的提高，材料中杂质或缺陷浓度都会降低，这将减少杂质或缺陷对发光的淬灭与载流子传输的陷阱作用。杂质或缺陷浓度的减少将有利于激子的运动，提高器件中电子和空穴复合的几率，从而获得更高的发光效率。通过共掺杂方法，我们成功制备了以宽禁带材料ADN为基质的红、绿、蓝三色发光器件，实现了以一种材料为主体的三基色发光。其中蓝光器件的结构为ITO(80nm)／NPB(30nm

4、)／ADN：DPAVB：TBPE(30nm)／Alq(30nm)／LiF(1nm)／Al(100nm)，经优化后器件的最大发光亮度达到5626cd／m2，最高发光效率V上海大学博士学位论文6．2cd／A，CIE色坐标为x,y=0．15，0．19；绿色发光器件的结构为ITO(80nm)／NPB(40nm)／ADN：C545T：DMQA(30rim)／Alq(30nm)／LiF(1nm)／Al(100nrn)，经优化后器件的最大发光亮度达到15153cd／m2，最高发光效率为10．8cd／A，CIE色坐标为x,y=

5、0．30，0．62。红色发光器件的结构为ITO(80nm)／NPB(40nm)／ADN：C6：DCJTB(30rim)／Alq(30nm)／LiF(1nm)／Al(100rim)，经优化后器件的最大发光亮度达到12847c掘2，最高发光效率为4．9cd／A，CIE色坐标为x,y=0．61，0．38；ADN材料具有的双极性载流子传输特征，能够捕获多余的空穴，从而使器件中载流子的注入更加平衡，器件的性能得到提高。同时在一种主体材料中掺入双掺杂客体材料，能使得主体材料与客体材料之间的能量传递更加充分有效，并且不同的客

6、体分子同时掺入到主体材料中也可以减少同种分子间的自淬灭几率，从而在很大程度上抑制掺杂发光分子的浓度淬灭现象，使器件性能得到大幅提高。从分子设计的角度出发，我们合成了一种新的蓝色非掺杂发光材料TOBP及一种新的红色掺杂材料DADIN。其中蓝光材料TOBP是一种含嗯二唑基团的邻菲哕啉衍生物，该材料具有良好的热稳定性，玻璃化转变温度为Tg=142℃，热分解温度Td=325℃，以该材料为发光层制备的蓝色发光器件ITO(80nm)／NPB(30nm)／TOBP(30rim)／Alq(30nm)／LiF(Inm)／Al(1

7、00nm)的最大亮度达到4078cd／m2，器件的最高发光效率为2．7cd／A，CIE色坐标为x,y=O．15，O．10。而红色发光材料DADIN是一种含毗喃腈、具有对称结构的掺杂型电致发光材料，与柯达公司经典掺杂型红色发光材料DCJTB相比，DADIN的合成、提纯工艺简单，产率高，更容易实现规模化制备。以DADIN为掺杂材料制备的红色发光器件ITO(80nm)／NPB(40nm)／Mq：DADlN(30nm)／Alq(30nm)／LiF(1nm)／Al(100nm)，其发光峰值波长约在650nm处，CIE色坐

8、标为x,y=0．64，O．34，非常接近于NTSC标准红色，其最高电致发光效率达到2．3ed／A。相比于以DCJTB掺杂材料制备的器件，以DADIN掺杂制备的OLED器件具有更高的色纯度及发光电流效率。关键词：有机电致发光材料；有机电致发光材料纯化；有机发光二极管(OLED)；全彩色有机发光显示；共掺杂VI上海大学博士学位论文AbstractOrganiclight—emittingd