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研究生: 張耀元
論文名稱: 磷配位基之雙重金屬環化銥金屬磷光錯合物之合成、光物理性質及OLEDs元件的應用
指導教授: 季昀
口試委員: 張志豪
陳建添
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 化學系
Department of Chemistry
論文出版年: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 109
中文關鍵詞: 雙重銥金屬三配位溶劑效應
外文關鍵詞: double, Iridium, tripodal, solvatochromism
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  • 摘要
    有機發光二極體 (Organic light-Emitting Diodes, OLED) 為光電產業中,連結上游先進材料之開發與下游尖端元件研製之新穎前瞻技術,尤其近年在顯示器及照明方面的應用更是發展迅速,國際知名大廠如 SONY、SAMSUNG 皆已推出11及17吋的 OLED 電視,而美國 UDC 的白光元件更是已達到102 lm/w的超高水準,在在都顯示著 OLED 的世代已逐漸來臨;有鑑於此,研發出高效率、高穩定性且符合商業價值的紅、綠、藍發光材料或是橘紅光材料,將是前進並立足 OLED 市場的重要關鍵;而我們實驗室近幾年的研究著重於強場配位基phosphine,磷原子具有好的 σ-donating 及 π–acceptor 能力,與金屬的鍵結能力很強,除了可以推高 dd state 外,更可以拉低中心金屬 dπ 軌域的能階而造成藍位移,也因為如此,實驗室為了增強磷配位基與金屬的鍵結能力,正尋求進一步的突破與發展。
    而本篇論文的重點是在新型磷光材料的設計與合成,在此,我們選擇第三列的過渡金屬-銥金屬 (Iridium) 還有 triphenyl phosphite這種具有優越 σ-donating 及 π–acceptor能力,且可與金屬形成 double cyclometalation 的磷配位基,期待在磷配位基的幫助下將分子結構剛性與錯合物的 dd state 提高,再搭配中性的 bipyridine 簡稱 N^N ,希望得到穩定性高、效率高的磷光材料;在合成方面,對此新型的錯合物,運用實驗室先前的反應條件可以成功的得到銥金屬錯合物 [Ir(P^C2)(N^N)Cl]、[Ir(P^C2)(N^N)NCS],很可惜這些材料的光色只能到綠光,不過這也讓我們更深入的了解 triphenyl phosphite 與銥金屬的反應機構,以及一些特別的光物理現象。
    以上的結果已經發表在 Inorg. Chem., 2011, 50, 5075–5084. Emissive Ir(III) Diimine Complexes Formed by Double Cyclometalation of Coordinated Triphenylphosphite.


    目錄 目錄 I 摘要 1 第一章 序論 2 第一節 OLEDs 發展與近況 2 第二節 OLEDs 組件發光原理 4 第三節 螢光與磷光放光原理 6 第四節 磷配位基磷光材料發展 7 第五節 研究動機 17 第二章 實驗部分 18 第一節 試劑與藥品 18 第二節 分析儀器 18 (1) 核磁共振光譜《Nuclear Magnetic Resonance, NMR》 18 (2) 質譜分析《Mass Spectrometer, MS》 18 (3) 元素組成分析《Elemental Analysis, EA》 19 (4) X-ray單晶繞射《X-ray Single Crystal Diffractometer, XRD》 19 (5) 紫外-可見光光譜儀《Ultraviolet-Visible Spectrometer, UV-VIS》 20 (6) 螢光光譜儀《Fluorescence Spectrophotometer, PL》 20 (7) 循環伏特計《Cyclic Voltammeter, CV》 20 (8) 理論計算方法《Time-dependent Density Function Theory, TD-DFT》 21 (9) 元件製作 21 第三節 配位基之合成 22 (1) Diphenyl phenyl phosphonite (L1) 之合成 22 (2) 3,5-bis(triflouromethyl)-1H-pyrazole (L2) 之合成 23 第四節 銥金屬錯合物的合成 24 (1) [Ir(bpy)(tpit)Cl] (1a) 之合成 24 (2) [Ir(dbbpy)(tpit)Cl] (2a) 之合成 25 (3) [Ir(dbbpy)(tpit)NCS] (2b) 之合成 26 (4) [Ir(dbbpy)(tpit)(bfpz)] (2c) 之合成 27 (5) [Ir(bq)(tpit)Cl] (3a) 之合成 28 (6) [Ir(dbbpy)(dppit)Cl] (4a) 之合成 29 (7) [Ir(tpit)(tpp)2Cl2] (5a) 之合成 30 (8) [Ir(tpit)(tpp)2Cl] (6a) 之合成 31 (9) [Ir(tpit)(dppb)Cl] (7a) 之合成 32 (10) [Ir(tpit)(tmpa)Cl] (8a) 之合成 33 第三章 結果與討論 34 第一節 錯合物 1a ~ 4a 的合成探討 34 第二節 錯合物 1a 與 2b 的晶體結構解析 36 (1) 錯合物 1a 的晶體結構解析 36 (2) 錯合物 2b 的晶體結構解析 40 第三節 錯合物 5a ~ 8a 的合成與探討 44 第四節 錯合物 5a 與 6a 的晶體結構解析 47 (1) 錯合物 5a 的晶體結構解析 47 (2) 錯合物 6a 的晶體結構解析 51 第五節 光物理性質的探討 55 第六節 電化學性質的探討 59 第七節 DFT 理論計算結果與探討 62 (1) HOMO 與 LUMO 的電子雲密度分佈之探討 62 (2) 探討錯合物 3a 的 PL 量子效率 66 (3) 溶劑效應 67 (4) 剛性效應 70 第八節 錯合物 2b 組件的製備與探討 74 (1) 綠光元件結構 74 (2) 組件探討 75 第四章 結論 80 第五章 參考文獻 81

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