芳基磷有機光電功能材料的設(shè)計、合成及性能研究.pdf

1、有機光電功能材料由于具有優(yōu)異的光電性質(zhì)，已經(jīng)被廣泛地運用于有機發(fā)光二極管、有機場效應(yīng)晶體管、有機太陽能電池、有機存儲以及有機激光等。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，有機材料的性質(zhì)均能有效的調(diào)控，然而由于結(jié)構(gòu)與性能的本質(zhì)關(guān)系，導致在大多數(shù)情況下某一性能提高的同時往往伴隨著其他性能指標的降低，從而導致最終的綜合性能提高有限；除此之外，由于有機光電功能材料的激發(fā)態(tài)性質(zhì)高度活潑，其發(fā)光壽命通常為納秒至毫秒，很難實現(xiàn)具有超長壽命的有機光電材料。得益于芳基磷有機

2、半導體材料獨特的光電性質(zhì)，本論文以芳基磷有機光電功能材料為研究對象，提出了動態(tài)的選擇性調(diào)控光電性質(zhì)的設(shè)計策略—“共振調(diào)控”；為了構(gòu)建超長壽命的純有機材料發(fā)光，提出在有機分子中引入雜原子（P、O、S）促進單線態(tài)激子到三線態(tài)激子的轉(zhuǎn)變以及特殊的能量陷阱—“H聚集”穩(wěn)定高度活潑的激發(fā)態(tài)激子的設(shè)計理念。具體的研究工作如下：
　　1）具有N-P=O共振結(jié)構(gòu)的動態(tài)自調(diào)節(jié)主體材料的合成及性能研究
　　基于給電子基團咔唑以及吸電子基團芳基磷

3、氧，設(shè)計、合成了四個具有N-P=O共振結(jié)構(gòu)的主體材料。利用量子化學和實驗相結(jié)合的方法，詳細的研究了光物理及電化學性質(zhì)，證實了共振調(diào)控可以在保留優(yōu)異光學性質(zhì)的同時對有機半導體的電學性質(zhì)進行動態(tài)的選擇性調(diào)控，有效地增強了有機半導體的電學性質(zhì)?；谶@類共振主體材料的藍色磷光器件的啟亮電壓為2.4 V，最大外量子效率為16.5％，電流效率為32.3 cd/A，功率效率為37.2 lm/W，達到國際先進水平。
　　2）基于可溶液加工的共振主

4、體材料的磷光器件性能研究
　　基于含有N-P=O共振結(jié)構(gòu)的主體材料，利用共振主體材料優(yōu)異的電學性質(zhì)和物理性質(zhì)，開展了其作為主體材料在溶液加工器件中的應(yīng)用。得益于共振主體材料平衡的載流子傳輸能力以及旋涂器件寬的載流子復合區(qū)域，溶液加工的藍光和白光磷光器件，不僅獲得高的器件效率，其啟亮電壓為3.6 V和3.9 V，最大外量子效率為16.5%和14.7%，電流效率為29.9 cd/A和30.8 cd/A，功率效率為19.9和18.8 l

5、m/W，而且還獲得了極好的器件穩(wěn)定性，在1000 cd/m2時器件的效率衰減只有0.7%-5.9%。
　　3）具有N-P=S共振結(jié)構(gòu)的智能主體材料的合成及性能研究
　　設(shè)計、合成了四個具有N-P=S共振結(jié)構(gòu)的主體材料?；诹孔踊瘜W和實驗相結(jié)合的方法，證實了通過調(diào)節(jié)共振結(jié)構(gòu)可以在不影響光學性質(zhì)的同時進一步調(diào)控主體材料的電學性質(zhì)。得益于共振結(jié)構(gòu)的動態(tài)自調(diào)節(jié)性質(zhì)，成功獲得了一類具有平衡載流子傳輸性能的主體材料。基于N-P=S共振主

6、體材料的藍色、白色磷光器件和綠色、藍色熱激活延遲熒光器件的啟亮電壓分別為2.9、3.6、4.4以及3.4 V，最大外量子效率分別為21.7、16.4、12.2以及11.9%，最大電流效率分別為39.7、40.6、38.5以及22.2 cd/A，功率效率分別為36.6、32.3、27.3以及15.8 lm/W，達到了國內(nèi)外先進水平。
　　4）基于芳基磷衍生物的有機長余輝材料的設(shè)計、合成及性能研究
　　基于理性的分子設(shè)計，成功的