新型水/醇溶性p/n-型共轭聚合物及叠层发光器件

Novel water/alcohol-soluble n-type dibenzothiophene-S,S-dioxide-pyridinium based polymers and p-type planarized triphenylamine based polymers with zwitterion will be designed and synthesized. By adjusting and matching the LUMO of n-type polymer with the HOMO of p-type polymer,the charge transfer complex with a bulk heteroinjuction structure will be formed and used as the charge generation layer to connect two or more unattached emitting units.By the solvent crossing technology between the water/alcohol-soluble p/n- type polymer and the oil-soluble light-emitting polymers, the tandem polymer light-emitting devices (PLEDs) will be fabricated.Furthermore,the p-type polymers with zwitterion will be used as the hole inject/transport layer to eliminate the negative influence of polymeric acid in PEDOT:PSS and improve the device efficiency and the lifetime. Tuning the colour of each independent emitting layer in the tandem PLEDs,the white light emission will be obtained. By optimizing the charge generation layer,the multiple improvement of power efficiency will be realized in the tandem PLEDs, which will establish the foundation for the application of full-colour display and solid state lighting.

设计合成水/醇溶性n-型S,S-二氧二苯并噻吩-吡啶鎓盐聚合物及p-型两性平面三苯胺类聚合物。调控n-型聚合物的LUMO能级，使之与p-型聚合物的的HOMO能级相匹配，形成本体异质结型电荷转移复合体，作为连接两个或多个独立高分子发光单元的载流子产生层。利用水溶性p/n-型聚合物与发光聚合物溶剂交叉的特点，用溶液法成膜工艺进行叠层聚合物电致发光器件制作的全新尝试。用水/醇溶性两性p-型聚合物作为空穴注入/传输层，以消除PEDOT:PSS中高分子酸对器件寿命的负面影响，改善聚合物电致发光器件的效率和寿命。通过调整叠层器件中每个独立发光单元的发光颜色实现叠层器件的白光发射；通过优化载流子产生层实现功率效率的倍增，为彩色显示和白光照明的应用奠定基础。

有机/高分子电致发光器件（O/PLEDs）具有主动发光、超轻薄、对比度好、视角宽、响应速度快、能耗低等特点。基于白光O/PLED的新型固体光源具有高效能、低能耗、安全、环保、色彩丰富等诸多优异特性。高分子发光材料具有良好的成膜性，可通过旋涂、喷墨打印等溶液加工的方式实现大面积制备，有助于进一步降低制造成本，实现商业化生产。基于多个独立发光单元的叠层有机电致发光器件可以实现更高的电流效率和更长的寿命。.我们设计合成了水/醇溶性n-型S,S-二氧二苯并噻吩-吡啶鎓盐小分子及聚合物、p-型三苯胺类聚合物。通过调控n-型聚合物的LUMO能级，使之与p-型聚合物的的HOMO能级相匹配，形成电荷转移复合体，作为连接两个独立聚合物发光单元的载流子产生层。利用水/醇溶性p/n-型聚合物与发光聚合物溶剂交叉的特点，使得在制备过程中免受溶液加工的限制，为溶液法成膜工艺进行叠层聚合物电致发光器件的制作提供材料基础；通过优化载流子产生层实现叠层器件发光效率的倍增。研究表明：.水/醇溶性n-型 S,S-二氧二苯并噻吩-co-芴-吡啶鎓盐共聚物(PFSOPyCl)、芴-co-联吡啶鎓盐共轭小分子(FpyBr), 可作为叠层发光器件电荷产生中间层的电子产生层(LUMO：-4.0eV)；醚溶性p-型含寡聚醚侧链的三苯胺类聚合物PTPA(O)-P、PTPA(O)-Cz可作为电荷产生中间层的空穴产生层（ HOMO：-5.2-4.9 eV）。用醇溶性吡啶嗡盐小分子FPyBr(LUMO:4.0 eV)为n-型材料，不同HOMO能级的三苯胺衍生物作为p-型材料，制备叠层发光器件电荷产生中间层。基于PTAP-Cz和PTPA-P 的电荷产生层都出现了大电流（80-200mA cm-2），而参比器件的电流小于1mA cm-2, 说明电荷产生层实现了有效的电荷产生。.基于三苯胺衍生物做为电荷产生层的溶液加工型叠层发光器件的亮度和效率与理论计算值非常吻合。说明电荷产生层实现了高效的电荷产生，并能够使上/下两个单层器件串联起来，产生的电荷有效注入到相应的发光层中。叠层器件的启亮电压是两个单层器件电压之和，其最大发光效率高于两个单层器件之和，达到了发光效率倍增的效果。已发表SCI 论文 23 篇、申请中国发明专利 3 项。 培养了2名博士、2名博士生在读。