论文部分内容阅读
有机发光二极管(OLEDs)具有主动发光、发光效率高、色彩丰富、超薄、平面发光以及可柔性等突出特点，在全彩色显示和白光固态照明等方面具有广阔的应用前景。贵金属有机配合物用作磷光电致发光材料，由于既可以利用单线态激子又可以利用三线态激子发光，理论上电致发光内量子效率可达100％。其中，铱配合物的研究报道最多、最详尽，这是因为铱配合物具有光致发光量子效率较高、三线态激子寿命适合和光谱范围易调节等优势。在实际OLEDs应用中，红、绿、蓝三基色是必不可少的，但是受限于能量法则，相对于其他颜色，设计合成高效率、高色纯度的红光材料是一大难点。此外，由于宽带隙的主体材料和窄带隙的红光客体材料的HOMO和LUMO能级存在较大差异，发光层中的客体磷光染料会充当电子或空穴陷阱，导致器件的驱动电压升高。同时，在主客体掺杂体系中高掺杂浓度下磷光客体材料的三线态-三线态湮灭也是必须克服的问题。基于此，在本论文研究中，我们拟设计合成含不同辅助配体的磷光铱配合物，通过在配体的芴基中引入强给电子基团、增加共轭长度等手段调控其发光波长、发光效率以及可溶液加工特性，获得高效率黄光至深红光磷光铱配合物，并以合成的铱配合物作为掺杂染料制备溶液加工型OLEDs，研究其电致发光行为。论文具体研究内容如下: 首先，在高效率橙光染料Ir(Flpy-CF3)3的基础上通过改变辅助配体合成了从黄光至橙红光的铱配合物，研究了不同辅助配体pic-N-O、dba、acac对铱配合物的光物理、电化学以及电致发光性质的影响。并合成了基于Flpy为环金属配体、以pic-N-O为辅助配体的铱配合物作为对比。光物理数据表明dba和acac均可以使铱配合物发光光谱红移，而且在吡啶环中引入吸电子基团三氟甲基也可以使光谱红移。OLEDs器件对比结果显示，以acac为辅助配体的Ir(Flpy-CF3)2acac电致发光性质最优，其最高外量子效率(EQE)、电流效率和功率效率分别为20.5％、51.3 cd/A和65.8 lm/W。Ir(Flpy-CF3)2dba的电致发光性质较差，最大EQE只有10.5％，最高效率只有27.0 cd/A、38.6 lm/W。这是因为配体Flpy-CF3的三线态能量比dba高，发生了能量的“反传”，导致三线态激子发生淬灭。 针对合成的Ir(Flpy-CF3)2acac配合物，提出进一步在芴基中引入强给电子基团DPA促使发光光谱红移，设计合成出高效率红光铱配合物Ir(DPA-Flpy-CF3)2acac。Ir(DPA-Flpy-CF3)2acac的发光光谱红移到602nm，并且在400-600nm范围内具有较高的吸光系数，实现了在低掺杂浓度下从exciplex主体到红光染料充分的能量转移。利用m-MTDATA/TmPyPB形成的界面exciplex为主体制备的溶液加工型器件的最大EQE为17.2％，功率效率为32.8 lm/W。进一步引入大位阻强给电子基团DTPAA降低了分子间的相互作用，解决三线态激子的浓度淬灭问题，合成出高效率红光磷光染料Ir(DTPAA-Flpy-CF3)2acac。与Ir(DPA-Flpy-CF3)2acac相比，发光波长仍然在602nm。利用m-MTDATA/TmPyPB形成的界面exciplex为主体制备的溶液加工型器件最大EQE可达为18.5％，效率为35.7 lm/W，相应的色坐标为(0.63，0.37)，优于Ir(DPA-Flpy-CF3)2acac的器件。通过选择面电阻为15Ω/□的ITO衬底进一步优化了Ir(DPA-Flpy-CF3)2acac器件性能，器件的EQE提高到19.3％，功率效率提高到44.5 lm/W，色坐标为(0.64，0.36)。这一结果与目前蒸镀型红光磷光OLEDs相当，也是截至目前文献报道的溶液加工型红光磷光OLEDs的最高功率效率。 最后，设计合成了两种深红光磷光配合物Ir(ht-5ht-py)2(acac)和Ir(DTPAA-Fliq)2acac。合成出一种新的深红光铱配合物Ir(ht-5ht-py)2(acac)，通过在噻吩环中引入烷基侧链增加了在普通有机溶剂的溶解性以及与主体材料的相容性，制备了溶液加工型饱和红光和白光OLEDs器件。制备的溶液加工型深红光OLEDs器件最大EQE可达8％，最大电流效率和功率效率分别为5.8 cd/A和6.5 lm/W。基于Ir(ht-5ht-py)2(acac)红光染料制备的四色磷光白光OLEDs器件的最大EQE为11.3％，最高效率为19.8 cd/A、13.2 lm/W，然而CRI最高为89，色温最低为2331K。在红光染料Ir(DTPAA-Flpy-CF3)2acac的基础上通过增加配体的共轭长度，合成出高效率深红光铱配合物Ir(DTPAA-Fliq)2acac，发光波长在665 nm。利用m-MTDATA/TmPyPB形成的界面exciplex为主体制备的溶液加工型器件最大EQE为7.6％，是目前为止文献报道的溶液加工型深红光器件的最高效率。