高分子聚合物,具有很強的電致發光性能,應用於OLED仍有待突破

2020-12-04 大話百科天地

目前,PPV(聚對苯乙炔)仍然是最受關注的一類發光聚合物,並且最有希望商業化。它具有很強的電致發光性能,由於有較高分子量可形成高質量的薄膜。目前已開發出許多PPV衍生物,沒有取代基的完全共軛聚合物呈不可溶的,一旦形成很難加工。但是通過在聚合物骨架上加上彈性的側鏈,可使芳香基的共軛聚合物具有加工性能,彈性側鏈也使聚合物骨架的空間位阻增大,所以加入合適的側鏈可以控制有效共軛長度,這樣就可以決定聚合物的顏色,如MEM-PPV、BuEH-PPV等聚合物。

現在人們對PPV的研究,主要是在聚合物的側鏈上做一些修飾,或者形成部分共軛的共聚物,這樣既能提高聚合物的溶解性,又可改變發光顏色。如在苯環上引入烷氧基,如溶於氯仿的聚〔2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)〕對苯乙炔(MEH-PPV),可以引起紅移而改變發光顏色。

劍橋研究小組報導了含CN基的PPV類聚合物,這種聚合物電子親和力較高,用它作為OLED器件的發光層,其電子注入陰極分別用Ca和Al所得到的量子效率是相似的,無明顯差別。受到在PPV的次乙烯基上引入-CN基的啟發,許多不同的研究小組投入到在PPV的次苯基或在C=C鍵上引入其他的吸電子基團的研究。

最近報導了在次乙烯基上引入CF3基團,發現這種聚合物是很好的電子傳輸材料。另一方面,Hanack合成了一系列的在C=C鍵上接強吸電子基團的-SO2CF3聚合物。這些聚合物光致發光的λmax相對於-CN取代的類似聚合物大幅度向長波方向移動。

由於PPV以空穴導電為主,因而它不僅可作為發光層材料,而且可以作為多層結構的載流子傳輸層。例如:Greenham等以具有較高電子親和能的CNPPV為發光層,以PPV為空穴傳輸層製成了雙層OLED,量子效率高達4%。隨著聚合物電子親和能的增加,可以降低電子注入時的能壘。所以對聚合物進行適當的化學修飾,可以得到發光顏色和發光性能不同的電致發光材料。S.Doi等人研究了同種類型取代基的鏈長對烷氧基取代的PPV(ROPPV)的影響,他們發現器件的電致發光強度先是隨著鏈長的增加而提高,當R基為10個碳的正烷基時最大,而後隨著鏈長的增加而降低。

最近ZK.Chen等將Si烷基引入PPV的側鏈中,改變了σ鍵和π鍵的分布,有效地限制了聚合物鏈上的電子分布,實現了高的量子效率,得到的矽烷取代PPV量子效率高、溶解性好、並且成膜性能好。

添加劑使在發光聚合物上進行低電壓電荷注入和高效率輻射複合成為可能,且不需要真空沉積形成的金屬電極。此外,這種膜對在真空沉積過程中常見的高通量變異不敏感。Add-Vision結構採用空氣穩定可列印陰極材料,它使OLED在低工作電壓下,實現高功效和均勻發光成為可能。同時,這些材料可在空氣中列印且兼容柔性襯底的低溫處理技術。

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