聚三苯胺类共轭聚电解质的合成与光电性能研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hanjiezm
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聚合物电致发光器件(PLED)由于其在大屏幕平板显示器领域的潜在应用前景而引起了人们广泛的研究兴趣。为了取得较好的器件效果,人们采用了多层器件结构,通过引入空穴和电子传输层来改善空穴和电子的注入,使空穴一电子的复合更加平衡从而提高器件的性能。在多层结构器件中空穴传输材料具有很重要的作用,因此制备性能优良的空穴传输材料成为近来的一个研究热点。三芳胺类衍生物由于具有优良的空穴传输性能而被广泛的作为空穴传输材料应用于多层结构的小分子有机电致发光器件中。但在将这些三芳胺类空穴传输材料通过溶液加工的方法用于PLED中时,由于这些材料与有机发光材料在常用的非极性有机溶剂中具有相近的溶解性,在多层结构的聚合物薄膜器件制备过程中,在空穴传输层上旋涂发光层时空穴传输层会被发光材料溶液中的溶剂所溶解,从而造成空穴传输层被溶蚀或与发光层之间界面互混,降低器件的性能。文献中解决这一问题的方法主要是将三芳胺类化合物接上可交联的基团,在加工完空穴传输层后再对其进行高温或光照后处理,使其在甩发光层时不被溶蚀。这一方法虽然取得了较好的效果但无疑增加了工艺流程的复杂性。我们工作的出发点是如通过向三苯胺类化合物上引入极性基团,制备出基于三苯胺的聚电解质,使得它们既能保持优良的空穴传输能力,又不溶于常用的溶解发光材料所用的非极性溶剂,我们就可以很容易的制备出界面清晰、性能可调控的多层聚合物电致发光器件,这无疑对器件的优化及简化器件生产流程和降低成本有着重大的意义。 在本论文里,我们通过水相Suzuki偶合反应合成了几种主链由磺酸盐直接取代的三苯胺类共轭聚电解质:聚[N-(4-磺酸钠基苯).4,4-二苯胺-共-1,4-苯](PTP),聚[N-苯基-4,4-二苯胺-共-N-(4-磺酸钠基苯)-4,4-二苯胺](PTPA),聚[N-(4-三氟甲基苯)-4,4-二苯胺-共-N-(4-磺酸钠基苯)-4,4-二苯胺](PTFTS),并对它们的光学及电化学性能进行了研究。此外,我们还对PTFTS作为空穴传输材料的多层结构红光及绿光发射聚合物薄膜电致发光器件的性能进行了研究,结果发现PTFTS的引入能明显的提高器件的性能,器件效率远远高于以ITO作为阳极不加空穴传输层的参比器件,也高于以传统的PEDOT:PSS作为空穴传输层时的参比器件。这说明此类三苯胺类聚电解质具有较好的空穴传输和电子阻挡能力,是一种很好的空穴传输材料。(第二章)同时,我们又合成了几种带有磺酸盐的侧链所取代的聚三苯胺类共轭聚电解质:聚[N-(4-磺酸钠氧丁基苯)-4,4-二苯胺-共-1,4-苯](PTPOBS),聚[N-(4-磺酸钠氧丁基苯)-4,4-二苯胺-alt-1,4-苯-共-N-(4-磺酸钠基苯)-4,4-二苯胺-alt-1,4-苯](PTP11,PTP31)。将这些侧链上带有磺酸盐基团的聚电解质作为空穴传输材料应用于多层结构聚合物电致发光器件中也使得器件的效率得到了显著的提高。(第三章) 在以上工作的基础上,我们又合成出了一种以三苯胺和芴为主链,含有磺酸盐基团的侧链所取代的共轭聚电解质,聚[9,9-双(4-磺酸丁基)芴-共-N-(4-三氟甲基苯)-4,4,-二苯胺]二钠(PFT-CF3),我们发现当将其作为空穴传输材料应用于以PFO-DBT15和PFO-BT15为发光材料的红、绿光发射聚合物电致发光器件中时,其器件性能优于以PEDOT:PSS为空穴传输层时的器件。在以PFO为发光材料的蓝光发射器件中,以PFT-CF3为空穴传输材料时取得了和以PEDOT:PSS为空穴传输层时相近的器件效果。这说明此类以三苯胺和芴为主链的共轭聚电解质可以作为空穴传输材料应用于全色平板显示器件中。(第四章) 同时,我们还合成了两种含有不同数量胺基功能团的胺烷基所取代的,以三苯胺和芴为主链的共轭聚合物,聚[4-(N,N-二甲基胺丙氧基)苯-4,4-二苯胺-9,9-二辛基芴](PFT-N)和聚[9,9-双(NN-二甲基胺丙基)芴-N-(4-三氟甲基)苯-4,4-二苯胺](PTFF-N),并通过季铵盐化后处理得到了相应的共轭聚电解质衍生物:聚[((4-(N,N-二甲基)-N-乙基铵)丙氧基)苯-4,4,-二苯胺-9,9-二辛基芴]溴(PFT-NBr)和聚[9,9-(双(3-(N,N-二甲基)-N-乙基铵)丙基)芴-N-(4-三氟甲基)苯-4,4-二苯胺]二溴(PTFF-NBr)并对它们的电致发光性能进行了研究。结果发现由于末端胺基的存在当使用高功函数金属作为阴极时也能取得较好的器件效果,而且在主链上引入具有空穴传输性能的三苯胺基团可以使得空穴一电子的注入更加平衡从而提高了器件的效率。我们还研究了PFT-NBr和PTFF-NBr的甲醇溶液在Fe(CN)<,6><4->存在时的荧光淬灭现象,发现侧链上不同数量的铵基功能团会导致不同的淬灭行为。(第五章)在以上工作的基础上,我们通过在高分子主链中引入一系列不同比例的窄带隙的共聚单体:4,7-二噻吩-2-基-2,1,3-苯并噻二唑(DBT),得到了一系列红光发射的含胺基的以三苯胺和芴为主链的聚合物。引入的窄带隙单体不但改变了聚合物的发光颜色,而目.提高了聚合物的发光性能。(第六章)
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