水溶性n型有机材料及其多层与叠层高分子电致发光器件

在多层有机电致发光器件中n型有机材料一般用于电子传输层以提高器件的电子注入效率。本项目设计并合成可溶液加工、且具有强吸电子性的新型亚苯基吡啶鎓类水溶性n型有机半导体材料，利用与高分子发光材料溶剂交叉的特点采用湿法成膜工艺制作高分子电致发光器件。除电子传输层外，通过分子设计调控其LUMO能级，使之与空穴传输材料的HOMO能级相匹配以形成类似于p掺杂的层间电荷转移复合体，并用于代替PEDOT:PSS作为高分子电致发光器件的空穴注入/传输层。在提高空穴注入特性的同时，消除PEDOT:PSS中高分子酸对器件寿命的负面影响。同时，将此层间电荷转移复合体用于连接两个独立高分子电致发光单元的电荷发生层，同样采用湿法成膜工艺进行制作叠层高分子电致发光器件的全新尝试，借以改善高分子电致发光器件的效率和寿命。该研究将对全湿法制作高分子电致发光显示屏和白光照明面板提供从材料到器件设计的理论和实践的指导。

成功开发出一系列的水/醇溶性n型有机材料，因与活性层材料溶剂交叉，使溶液法制作多层结构器件成为可能。将其应用于聚合物电致发光器件的电子注入层，获得了比常规采用低功函金属Ba/Al为阴极的器件更高的电流效率。其同时还可作为非摻杂发光层，即使不使用电子注入层、空穴传输层、以及普遍采用的摻杂技术仍获得了很高的电流效率，并在非常广的驱动电流下显示出非常优异的蓝光色彩稳定性。其还可应用于聚合物太阳能电池器件的电子提取层，相比没有使用电子提取层的器件，能量转换效率得到了大幅度的提升，在目前基于PCDTBT:PC71BM体系的聚合物太阳电池中处于最好的水平。因其不溶于绝大多数非极性有机溶剂，并可以抵抗这些有机溶剂的旋涂侵蚀，还可用于电子提取层，采用溶液法制作倒置聚合物太阳能电池器件，获得了较没有使用该电子提取层的正装和倒装聚合物太阳能电池更好的性能。成功开发出一系列的多功能性蓝色发光聚合物，通过使用不同的电子传输层材料来调整器件的载流子结合领域，从而成功实现了红绿蓝发光器件，这将为采用区别于常规的方法制作基于高分子的全色平板显示器提供新的思路。成功开发出一系列的低单线态-三线态交换能主体材料、电子传输材料、以及磷光材料，在实现器件高的外部量子效率的前提下，通过大幅度地降低器件的驱动电压，取得了红绿蓝磷光器件功率效率的突破，同时还使高亮度下磷光器件外部量子效率的滚降得到了有效的抑制。