含氟多面体齐聚倍半硅氧烷改性超支化白光聚物对有机电致发光器件性能影响的研究

One of the crucial challenges for the commercialization of the organic light-emitting diodes (OLEDs) is the stability of the devices. To overcome the problem, we intend to increase the abilities of antioxidation and hydrophobicity of the hyperbranched white light-emitting copolymers through the structure modification by POSSs. In this research, fluoride POSSs would be linked to the side-chain of the copolymers, and the synergistic effect of the cage-shaped POSSs and the hyperbranched structure on the steric configuration of the copolymers would be investigated. Based on the results, the influences of the contents of POSSs and the core on the luminescence characteristics, the oxidation resistance, the hydrophobicity as well as the film-forming property of the copolymers would be revealed. Furthermore, the interface optimization between the emitting layer and the hole-transport layer would be proposed. This research would provide essential knowledge for improving the luminescence efficiency and lifetime of white OLEDs for commercialization.

如何提高白光聚合物基有机电致发光器件的稳定性和寿命，是其市场化应用的关键性难题之一。本项目从提高发光材料的抗氧化能力以及改善发光层与聚3，4-乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)空穴传输层的界面缺陷出发，利用氧化稳定性好、电导率和透光率高的含氟多面体齐聚倍半硅氧烷(POSSs)改性聚芴基超支化白光共聚物，提高共聚物的抗氧化能力和疏水性。通过化学键在超支化共聚物的侧链中引入含氟POSSs，统筹考虑POSSs的笼状效应和超支化的协同作用对共聚物空间构型的影响，探明POSSs和支化中心的相对含量对共聚物发光性能、氧化稳定性、疏水性、成膜性的影响规律，以及发光层/空穴传输层的界面微结构影响机制，最终达到提高器件发光效率、稳定性和寿命的目的，为超支化白光共聚物基有机电致发光器件实现市场化应用提供有价值的数据支撑。

白光有机电致发光器件(WOLED)是一种新型的绿色照明光源，能够产生高效饱和的白光，具有亮度高、驱动电压低、能耗低、环境适应性强等特点，可应用于商业、住宅和工业建筑的普通照明或装饰照明，是真正的低碳、无毒和节能环保的绿色平面光源。此外白光OLED还可以作为LCD 等平板显示器的背光源在平面显示领域得到广泛应用。本项目以提高器件稳定性和寿命为目标，以改善发光层与水相PEDOT:PSS层界面缺陷为研究对象，从改性超支化白光聚合物结构角度出发选取3,3,3-三氟丙基三甲氧基硅烷和3-溴丙基三氯硅烷为原料设计合成用于改性的笼装结构材料含氟多面体齐聚倍半硅氧烷（POSSs），使其与9,9-二羟乙基（丁基、己基）-2,7-二溴芴反应合成目标单体，再以此为链接单体，同时以9,9-二辛基-2,7-二溴代芴位主链，以具有三维立体结构的螺[3.3]庚烷-2,6-二-(2’,2”,7’,7”-四溴)螺芴(SDF)为支化中心，以4,7-二噻吩-2,1,3-苯并噻二唑（DBT）为调光基团，通过一锅法Suzuki缩聚反应合成具有较强抗氧化性、疏水性和溶解性的POSSs引入量不同、链接长度不同的几类超支化白光共聚物。完整表征了材料的分子量、光物理、电化学及热力学性质，探明了笼装结构POSSs不同量的引入对聚合物聚合度与分子量的调控规律；结合聚集态形成的动力学过程，总结了聚合物分子偶极矩及带隙、聚集态光物理性质与疏水性质的构效关系；制备的改性后超支化白光聚合物的疏水性提高了27%；并探索了其在单发光层OLED器件中的应用，优化了不平整的界面缺陷、提高了发光亮度与电流效率，同时，还获得了高达96的显色指数，是一种高效且稳定的白光材料，在柔性显示和单发光层白光OLED领域表现出潜在的应用价值。本项目为用于单发光层白光器件的超支化白光聚合物材料提供了有价值的理论和实验数据。