配位高分子与杂化材料的制备及光电性能研究

来源 :中国科学院上海硅酸盐研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lixiaobo59178
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本文以具有光电性能的配位高分子及配位化合物的化学改性以实现液相法处理为出发点,设计并合成了可溶于乙醇的8-羟基喹啉铝基配位高分子和化学键合的邻羟基苯亚甲基胺-锌配位化合物有机无机杂化材料。探讨了可溶配位高分子的溶解机理;探索了以配位高分子为基质,以配位键为连接桥梁的新型掺杂方式;同时对配位高分子在电子传输材料和非线性光学材料领域,以及杂化配位材料在发光材料领域的性能进行了研究。   通过设计并合成带有两个8-羟基喹啉基团和一个苯羧基的配体(B8QBA),成功制备出一种可溶于乙醇的8-羟基喹啉铝基配位高分子(CP-B8QBA-Al),实现了8-羟基喹啉铝的液相处理。CP-B8QBA-Al由铝离子和8-羟基喹啉通过配位键连接而成。不同于普通配位高分子,CP-B8QBA-Al可稳定存在于乙醇中,并能通过液相方法(旋转涂膜、提拉镀膜和喷墨打印等)制备非晶薄膜。通过时间分辨的紫外可见光谱,研究了CP-B8QBA-Al的形成过程。通过更换不同的中心金属离子及与B8QBA结构相近的不同配体,探讨了CP-B8QBA-Al可溶于乙醇的机理。   研究了CP-B8QBA-Al作为OLED电子传输材料的潜在应用。通过空间电荷限制电流法测试了不同膜厚CP-B8QBA-Al的电子迁移率。研究了CP-B8QBA-Al载流子迁移率随电场和膜厚的变化关系。0.3MV/cm电场强度下137nm膜厚的CP-B8QBA-Al的电子迁移率值为1.9×10-5cm2/Vs,证实CP-B8QBA-Al具有良好的载流子迁移率。通过循环伏安法测得了CP-B8QBA-Al的最低空轨道(LUMO)能级和最高占有轨道(HOMO)能级。LUMO能级为-3.92eV,这一数值明显低于文献中报道的AlQ3的-3.0eV的LUMO能级,有助于电子从阴极的注入。HOMO能级的计算结果为-6.28eV,相对于HOMO能级为-5.95eV的AlQ3,CP-B8QBA-A1作为电子传输材料,有着更好的空穴阻挡能力。将CP-B8QBA-A1作为电子传输层应用于OLED器件中,并与已经被广泛应用的电子传输材料AlQ3进行了对比研究。发现以CP-B8QBA-A1作为电子传输层的OLED器件,启动电压、导电率和最高发光亮度都优于AlQ3。利用扫描电镜(SEM)及原子力显微镜(AFM)对CP-B8QBA-A1薄膜表面进行了研究。发现在连续的薄膜表面上有很多“火山口”突起结构,这对电子的注入可能起到了辅助作用。笔者认为CP-B8QBA-A1是一种在OLED应用中具有较大潜力的电子传输材料。   研究了CP-B8QBA-A1的三阶非线性光学性能。通过三次谐波产生测试证明CP-B8QBA-A1具有超快的三阶非线性光学响应。通过Z扫描技术,测得CP-B8QBA-A1三阶非线性极化率X(3)为1.66×10-10esu。同时没有检测到CP-B8QBA-A1非线性吸收效应。通过计算,证实CP-B8QBA-A1满足Stegmen判据,具有全光开关器件的应用前景。   合成了一种偶氮-8-羟基喹啉衍生物,将其通过配位键掺杂入CP-B8QBA-A1配位高分子中,并通过旋转涂膜法制得均匀薄膜。为以配位高分子为基质,以配位键为连接桥梁的新型掺杂方式提供了有益探索。   设计并合成了一种硅氧烷化的邻羟基苯亚甲基胺-锌配位化合物,并通过溶胶-凝胶法制得蓝色发光的有机无机杂化材料。其在氧化硅含量较低的情况下仍能发光,说明本材料浓度淬灭效应较弱。因此在保证发光的前提下,有机分子可以达到较高含量。这使该杂化材料的导电性不会受到过高氧化硅含量的影响,而为应用在OLED发光层提供了可能。
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