1. 研究目的与意义
OLED材料及器件的研究现状
有机电致发光现象的研究始于20世纪30年代,Bernanose等人在葱单晶两侧施加400V的直流电压时发现的,1963年美国纽约大学的Pope等,也实现了有机晶体蒽单晶的电致发光,在蒽的单晶体上施加几百伏的直流电观察到微弱的蓝光发光。1982年,Vincett等人利用真空蒸镀方法制成了50nm厚的蕙薄膜,在较低的驱动电压(30V)获得了EL发光。由于蕙单晶器件的发光效率低,驱动电压高,难以实现有机EL的实用化。有机电致发光的突破性进展来自美国柯达公司的研究。1 987年,EastmanKodak实验室的研究员Tang和Van Slyke等采用芳香二胺TPD作为空穴传输层,8-羟基喹啉铝(AlQ)作为发光层兼电子传输层,Mg:Ag合金作为电极,研制出了低驱动电压(10V),发光亮度高于1000cd/m2,发光效率为1.51m/W,寿命为100h的超薄膜的双层有机电致发光器件,实现了用低压直流驱动获得高亮度和高效率的OLED器件。这一结果产生了广泛的轰动,获得世界科技界和企业界的极大关注,使人们看到了有机电致发光器件巨大的应用前景,自此有机电致发光器件的研究进入了一个快速发展时期。1990年,英国剑桥大学Cavendish实验室的burroughes等首次报道了用聚对苯乙炔(PPV)制备的聚合物薄膜电致发光器件,得到了直流偏压驱动小于14V的蓝绿色光输出。而此后加州大学的A .J.Heeger研究小组证实了此结果,并且利用PPV得衍生物MEH-PPV,采用旋涂技术制成了量子效率大于1%的聚合物发光器(PLED),还实现了柔性衬底上的PLED。他们的研究开辟了发光器件的又一新领域一聚合物薄膜电致发光,使有机电致发光的研究领域扩展到了整个有机化学领域。1993年,Greenhma等人在两层聚合物间插入另一层聚合物实现载流子匹配注入,发光量子效率提高了20倍,这不仅拓宽了对OLEDS器件机制的理解且预示着OLEDS开始走向产业化。1 998年Baldo等人采用磷光染料八乙基卟啉铂(PTOEP)对有机发光层材料进行掺杂,制备出的OLEDs发光效率达4%,内量子效率达23%,且发光效率随掺杂浓度的增加而增大。1 999年O’Brien等人提出用BCP(一种传输电子的有机物)做空穴阻挡层,用磷光染料PtOEP掺杂,制备出的OLEDs发光效率达5.6%,内量子效率达32%。2000年8月,该研究小组又用二苯基吡啶铱(Ir(ppy)3)掺杂到TAZ或CBP(都是电子传输材料)制备出有机发光器件的发光效率高达(15.4士0.2)%,流明效率为((40士2)lm/W,在低亮度条件下内量子效率接近100%。
早期的有机电致发光器件的稳定性较差,使人们对其产业化的前景缺乏信心,但进入上世纪90年代后,随着制作工艺的不断完善与材料的推陈出新,有机电致发光器的实用化进程取得了突破性的进展。如在发光效率方面,有机平板显示器己超过了PDP和TFT-LCD的水平:在器件的彩色化方面,已提出了包括三基色法、白光加滤色膜法、蓝光下转换等多种方案;在器件的稳定性方面,在许多研究机构的不懈努力下,寿命的世界纪录接二连三的诞生,最近,LG报道的AMOLED显示器使用寿命可达8000小时(亮度为500cd/m2)。2005年Novaled宣布OLED效率新记录,已取得绿光OLED 1101m/w的功率效率,亮度1000cd/m2。2006年,3月13日,CDT公司报道了聚合物的荧光蓝光器件在初始亮度400cd/m2下,寿命已经达到12500小时,效率达到9cd/A,同时也报道了红光磷光器件的寿命达到了5000小时,且效率达到了11 cd/A,绿光的器件达到了50000小时,效率达到16cd/A。一些实用或接近实用的有机电致发光器件已经问世。
最近几年,我国也掀起了研制OLED的热潮,上海大学、吉林大学、中国科学院长春激发态物理研究所、清华大学、浙江大学等著名学府都加入了有机电致发光器件这一研究行列。近年来,产业化的有机电致发光器件也开始出现。1997年,美国普林斯顿大学和南加州大学的科学家与美国通用显示公司合作研制出世界上第一台OLED显示器样品,并致力于将OLED技术应用于人们的日常生活中。同年,日本先锋公司最早推出了25664像素的OLED车载显示器,建立了世界上第一条OLED生产线。2002年日本Sony公司和韩国Samsung公司相继推出了13英寸和8.4英寸全彩色有源驱动OLED显示屏样品。2004年精工爱普生在”EDEX2004电子显示器展”上,也展示了12.5英寸的OLED面板,像素数640480,分辨率64ppi。这是该公司首次试制成功画面尺寸超过10英寸的OLED面板。2005年5月韩国三星电子首次推出全球最大的40英寸主动矩阵驱动有机发光二极管电视机,该OLED电视采用非晶硅材料作为底板,不需要使用背光灯,可视角度极高,最大亮度可达600流明,分辨率可以达到1 280800,对比率5000:1。一些实用或接近实用的有机电致发光器件已经问世。
2. 研究内容与预期目标
(1)(1)利用现代科技文献的查阅方法,查阅有关含苯并菲基团发光材料的合成与应用方面的文献资料,并综合分析。制备含苯并菲基团发光材料,拟定出具体实验方案和路线,写出开题报告。
(2)(2)查阅文献,设计实验路线,确定具体实验条件和路线,制备含苯并菲基团发光材料,通过实验训练培养动手能力、独立思考问题解决问题的能力和初步的科研能力。
(3)对合成的小分子发光材料进行表征(TGA,DSC,PL,J-V、EQE 、AFM、XPS
3. 研究方法与步骤
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合成路线
4. 参考文献
[1] Reineke S, Thomschke M, Lssem B, et al. White organic light-emitting diodes: Status and perspective[J]. Reviews of Modern Physics, 2013, 85(3): 1245.
[2] D'Andrade B W, Forrest S R. White organic light‐emitting devices for solid‐state lighting[J]. Advanced Materials, 2004, 16(18): 1585-1595.
[3] Yuan Y, Chen J X, Lu F, et al. Bipolar phenanthroimidazole derivatives containing bulky polyaromatic hydrocarbons for nondoped blue electroluminescence devices with high efficiency and low efficiency roll-off[J]. Chemistry of Materials, 2013, 25(24): 4957-4965.
5. 工作计划
(1)2022-2-25~2022-3-3,毕业实习,完成课题开题报告。
(2)2022-3-4~2022-3-15,在查阅文献资料的基础上,确定研究路线和实验方案,准备实验药品和实验仪器。
(3)2022-3-16~2022-6-6,完成合成实验、性能测试及结构表征。
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