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吩噻嗪、噁二唑半导体材料的制备及其发光性能的研究

作　者: 徐峰
导　师: 印寿根
学　校: 天津理工大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 有机半导体 有机电致发光器件 PPV衍生物 吩噻嗪衍生物 聚芳醚 噁二唑杂环 Wittig-Horner反应
分类号: TN304.05
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要


近年来,有机半导体材料的分子设计、合成及其在有机电致发光器件中的应用研究已成为有机固体的热点研究之一。通过改变和修饰有机半导体材料的化学结构来调节其能级、传输类型并研究所构成的电致发光器件的各种性能。本论文具体开展了以下四个方面的初步研究:(一)设计合成了三种吩噻嗪衍生物的有机小分子电致发光材料PTH-I、PTH-II、PTH-III。采用紫外-可见吸收(UV-vis)、荧光光谱(PL)、循环伏安法(CV)、电致发光光谱(EL)等手段表征了材料的理化性质,并制备了单、双层的发光器件,获得了吩噻嗪衍生物小分子的电致发光。(二)在成功获得了吩噻嗪衍生物小分子电致发光的基础上,进一步合成了含吩噻嗪单元的PPV型电致发光材料P-PT-OXA-EH。聚合物的产率34.20 %,Mn=8.6296e3,Mw=1.1355e4,Tdc=352 oC,材料具有良好的热稳定性;长侧链烷基团(-OC12H25、-EH)的引入增加了聚合物的溶解性能。研究了三种器件PT-A,PT-B,PT-C的发光性能,器件结构为(ITO/P-PT-OXA-EH(1.0 %、0.5 %、0.3 %)/Ca/Ag):PL和EL的发射峰分别在551 nm和566 nm,发出明亮的黄绿光;器件的启亮电压分别为:20 V、10 V、5 V;三种器件的最大发光亮度为300 cd/m2 (30 V),800 cd/m2 (20 V),2000 cd/m2 (15 V);对PT-C器件而言,在电流为47.5 mA时,器件的发光亮度为2000 cd/m2,几乎是同种单层PPV器件的十倍。(三)通过典型的Wittig-Horner聚合,设计合成了含噁二唑单元的PPV型电致发光材料P-OXA-II。产率:47.10 %;长烷氧基团(-OC8H17、-OEH)改善了刚性PPV型聚合物的溶解性能。研究了器件(ITO/P-OXA-II(0.5 %)/Ca/Ag)的发光性能:PL和EL的发射峰分别在530 nm (Ex:450 nm)和545 nm,发出较强的绿光;器件的启亮电压为17 V;器件的最大发光亮度为320 cd/m2 (22 V);器件具有优良的二极管整流特性。(四)首次设计合成了非共轭型聚合物电致发光材料P-E-I。聚合产率92.10 %;Mn=8.1889e3,Mw=3.3306e4;该聚合物具有良好的溶解性和热稳定性。构建了该材料的单层器件(ITO/P-E-I/Ca/Ag)并研究了其发光性能:在电流为5 mA时,EL发射峰为428 nm,发光强度为9 cd/m2,发出蓝光;PL最大吸收波长为374 nm,薄膜态的PL峰值λmax=439 nm;器件的启亮电压为30 V;在电流为16 mA时,发光亮度为20 cd/m2 (40 V)。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章 绪 论  10-27
  第一节 引言  10-11
  第二节 有机半导体发光材料  11-18
    2.1 有机小分子电致发光材料  11-13
    2.2 聚合物电致发光材料  13-18
      2.2.1 聚合物电致发光材料的特点  13
      2.2.2 主链含苯环的聚合物电致发光材料  13-15
      2.2.3 聚芴类电致发光材料(PF)  15
      2.2.4 聚噻吩类电致发光材料(PT)  15-16
      2.2.5 含氮类聚合物电致发光材料  16-17
      2.2.6 含吩噻嗪类聚合物电致发光材料  17-18
  第三节 有机电致发光器件(OLED)  18-21
    3.1 有机电致发光器件(OLED)的结构  18
    3.2 有机电致发光器件(OLED)的工作原理  18-21
      3.2.1 载流子的注入  19-20
      3.2.2 载流子的传输  20
      3.2.3 激子的产生与复合  20-21
      3.2.4 光子逃离发光层产生发光  21
  第四节 有机电致发光的研究进展及本课题的设想  21-23
    4.1 有机电致发光的研究进展  21-22
    4.2 本课题的设想  22-23
  参考文献  23-27
第二章 吩噻嗪衍生物电致发光材料的制备及性能研究  27-44
  第一节 引言  27-28
  第二节 实验试剂与实验仪器  28-29
    2.1 实验试剂  28
    2.2 实验试剂的精制与纯化  28
    2.3 实验仪器和测试设备  28-29
  第三节 吩噻嗪衍生物电致发光材料的制备及性能研究  29-42
    3.1 N-正辛基-3,7-双-(苯基-乙烯基)吩噻嗪(PTH－I)的制备及性能研究  29-33
    3.2 N-正辛基-,7-双-(2,2-二苯基-乙烯基)吩噻嗪(PTH－II)的制备及性能研究  33-37
    3.3 N-正辛基-3,7-双-((4-硝基)-苯基-乙烯基)吩噻嗪(PTH－III)的制备及性能研究  37-42
    3.4 三种有机小分子电致发光材料的性能对比总结  42
  第四节 本章小结  42-43
  参考文献  43-44
第三章 含吩噻嗪的PPV型聚合物的制备及性能研究  44-59
  第一节 引言  44-45
  第二节 实验试剂与实验仪器  45-46
    2.1 实验试剂  45-46
    2.2 实验试剂的精制与纯化  46
    2.3 实验仪器和测试设备  46
  第三节 聚合物电致发光材料P-PT-OXA-EH 的制备  46-54
  第四节 聚合物电致发光材料P-PT-OXA-EH 的性能研究  54-57
    4.1 聚合物材料P-PT-OXA-EH 的光致发光(PL)光谱与器件的电致发光(EL)光谱  54-55
    4.2 聚合物P-PT-OXA-EH 电致发光器件的电压－电流曲线  55-56
    4.3 聚合物P-PT-OXA-EH 电致发光器件的电压－亮度曲线  56
    4.4 聚合物P-PT-OXA-EH 电致发光器件的电流－亮度曲线  56-57
  第五节 本章小结  57-58
  参考文献  58-59
第四章 含噁二唑的 PPV 型聚合物的制备及性能研究  59-66
  第一节 引言  59-60
  第二节 实验试剂  60
  第三节 聚合物电致发光材料P-OXA-II 的制备  60-63
  第四节 聚合物电致发光材料P-OXA-II 的性能研究  63-64
    4.1 聚合物材料 P-OXA-II 的光致发光(PL)光谱与器件的电致发光(EL)光谱  63-64
    4.2 聚合物P-OXA-II电致发光器件的电流－电压和亮度－电压曲线  64
  第五节 本章小结  64-65
  参考文献  65-66
第五章 含噁二唑的聚芳醚型聚合物的制备及性能研究  66-73
  第一节 引言  66-67
  第二节 实验试剂  67
  第三节 聚合物电致发光材料P-E-I 的制备  67-70
  第四节 聚合物电致发光材料P-E-I 的性能研究  70-71
  第五节 本章小结  71-72
  参考文献  72-73
第六章 全文总结与展望  73-78
  第一节 全文总结  73-76
  第二节 本论文的主要创新点  76
  第三节 今后拟开展的研究  76-78
攻读硕士学位期间发表的论文  78-79
攻读硕士学位期间所参与的科研项目  79-80
致谢  80-81
个人简历  81-82
附录  82-103

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 半导体技术 > 一般性问题 > 材料 > 一般性问题 > 制取方法与设备
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