咢與三芳香胺及旋茀環融合系統在有機電致發光材料的研究

Abstract

QLIMS系統： 我們開發出由與三芳香胺融合系統衍生物作為有機電致發光材料，由推電子基團的七圓環三芳香胺片段與拉電子基團的片段搭配，形成1：1的給予-接受（Donor-Acceptor）電子系統之化合物（QLIMS）。利用X-ray晶體解析了解化合物在固體時取代基的空間位向及分子排列狀態，使用差相掃瞄卡計法與熱重分析法測量其熱穩定性，而循環伏特安培法則是測量其電化學性質，同時預估其HOMO-LUMO能階。其中化合物取代基為9-An時，能有效的防止分子間堆疊，尤其是分子量只有471.6 g/mol，玻璃轉換溫度及熱裂解溫度卻分別高達154℃與350℃，當作電洞傳輸兼發光層時，最大亮度為9542 cd/m2，特別是半高波寬與一般綠光元件比較則是相當狹窄（64nm）。橘光材料具有特殊的階梯狀結構，所以具備了高度的熱穩定性，而可逆性質的氧化及還原電位則說明了分子對於電化學的穩定性，因此與TPBI搭配時展現不錯的元件效率，最大亮度為6840 cd/m2。在元件的研究中發現QLIMS系統化合物具備相當不錯的電洞傳輸效率。

Spiro-Q系統： 我們開發出由與旋茀環融合系統衍生物作為有機電致發光材料（Spiro-Q）。利用X-ray晶體解析及NMR光譜發現分子相當剛硬，所以在熱穩定性測量方面，具備旋環結構之化合物的熱穩定性質比開環化合物高出許多，且玻璃轉換溫度大都在150℃以上，熱裂解溫度則大都在350℃以上，氧化還原電位的測量得到Spiro-Q之LUMO值大約在2.7eV左右。在元件製作與測量方面，綠光材料所構成的綠光雙層元件展現出優良的元件效率，最大亮度高達35372 cd/m2，在電流密度20 mA/cm2時，量子產率為1.92％，電流效率6.35 cd/A及功率5.02 lm/W，尤其是半高波寬只有82nm，與同樣是作為綠光元件的電子傳輸兼發光材料Alq3比較時，不論是在最大亮度、驅動電壓、量子產率等等，化合物都表現的比Alq3好，甚至半高波寬也比Alq3所構成的綠光元件減少了22nm。在紅光材料方面，與Alq3所構成的雙層元件，CIE值為（0.65，0.35），是一個標準的紅光元件，最大亮度為11484 cd/m2，在電流密度20 mA/cm2時，量子產率為3.17％，電流效率為2.31 cd/A，功率為1.21 lm/W及亮度443 cd/m2。因此紅光方面也表現得相當優異。