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本文研究了有机电致发光器件性能与多种新型发光材料的分子结构、器件结构的关系,探讨了多种新型的三线态(磷光)发光材料的分子结构、器件结构与其光电性能之间的关系。为深入地理解相关材料体系的光电行为,指导其分子设计提供了实验依据。
第一章全面地介绍了有机电致发光的基本原理、研究历史及现状,并重点介绍了红色及磷光有机电致发光材料的种类、特点及研究现状,存在的主要问题等。最后阐述了本博士论文研究的立题设想和研究目标。
第二章集中描述了在本学位论文研究中所采用的对发光材料的物理和电化学性质的表征方法,以及电致发光器件的制备和表征的详细过程。
第三章涉及的主要内容有:1.研究了基于五种新型的DCM类红色主体发光材料的单层和多层器件的发光行为。首次获得了无掺杂的单层红色主体发光器件。以BTDCJTB为发光层的单层器件,最大亮度可达到680cd/m2,其CIE色坐标为(0.63,0.37)。研究还发现引入各功能层的多层器件的性能要优于单层结构的器件。2.研究了三苯胺类和咔唑类红色电致发光材料分子中的发色团数量对器件性能的影响。实验结果表明增加发色团的数量,会导致发射波长红移,器件性能变差。初步分析主要原因在于随着分子中发色团比例的增加,共轭体系增大,从而使发射波长红移。与此同时,分子极性也相对增大,使分子间作用增强,加大处于激发态的分子能量转移和非辐射失活几率,导致器件性能变差。
第四章涉及的主要内容有:制备了以八种不同磷光材料为发光客体,四种不同材料为主体的电致发光器件。并研究了磷光发光材料的分子结构、器件结构以及主体材料对器件性能的影响。实验结果表明,磷光材料的第一配体、第二配体以及中心金属离子都对器件的性能和发光颜色有很大影响。以IrDPP为发光客体,NPB为主体材料的器件,其外量子效率达到13.9﹪,流明效率达到15.5lm/W,这在橙色(585nm)电致发光器件中属于文献报道最高值。以Poxcl(含30wt﹪TPD)为主体材料,IrMDPP为客体发光材料的电致发光器件的最大亮度达到3.70*103cd/m2,外量子效率达到0.28﹪,均优于以PVK(含30wt﹪PBD)为主体材料的器件,证明Poxcl是一种优异的主体材料。
第五章首次提出了一种新型的发光器件结构。它集发光电化学池与电致发光为一体,其结构为:ITO/[Ru(bpy)2(dimbpy)](PF6)2/Alq3/NPB/Ag。当以ITO为正极加压时,其发光行为与单层电化学池ITO/[Ru(bpy)2(dimbpy)](PF6)2/Ag相同,器件发红光,属于单纯的电化学发光。但是,当以Ag为正极加压时,在100s之内,发光颜色从绿色逐步变为黄绿色,表明在加压的初期只有Alq3层一个复合区,属于单纯的有机电致发光,随后[Ru(bpy)2(dimbpy)](PF6)2层成为第二个复合区,首次实现了在一个器件上的电化学发光与有机电致发光共存。通过这种器件结构,可以实现对器件的发光颜色的调控。同时,这也是一种提高器件发光量子效率的方法,使外量子效率由0.45﹪提高到1.4﹪。
第六章是对整个研究内容和主要结果的最终总结,并提出了对本研究的展望。