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研究生: 陳錦賢
論文名稱: 螢光與磷光小分子之設計合成及其應用於有機發光二極體
Design and Synthesis of Small Molecule for Fluorescence and Phosphorescence and Their Applications in Organic Light-Emitting Diodes
指導教授: 鄭建鴻
口試委員: 鄭建鴻
廖文峯
陳建添
陳秋炳
莊士卿
學位類別: 博士
Doctor
系所名稱: 理學院 - 化學系
Department of Chemistry
論文出版年: 2013
畢業學年度: 101
語文別: 中文
論文頁數: 317
中文關鍵詞: 有機電激發光二極體鉑金屬錯合物深藍色螢光雙極性高熱穩定性
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  • 本論文主要著重在具備新穎性之小分子材料的化學部分與元件應用的探討。主要可以分成四個部份,第一個部分針對鉑金屬錯合物容易產生Pt-Pt 作用力而造成效率不佳而進行分子上的修飾改良,其中以CzP-FPt 作為非摻雜元件時,可得到具有接近10 %的外部量子效率的結果。第二個部分設計新深藍色螢光客體材料,結合高量子效率的芘基團和具有電洞傳輸性的咔唑基團為主要設計概念,其中以tBuPhPCz 作為客體摻雜材料搭配mPPT 的CIE 座標可達到(0.15, 0.07)且外部量子效率5.2 %。第三部分則是結合咔唑基團和喹啉基團作為為主體設計一系列雙極性磷光主體材料,並利用合成方法修飾使其三重態能隙適用於綠橘紅三單色光,除具有不錯的外部量子效率結果之外,其中橘光和紅光以CzPPQ 為主體材料之T50 分別為26412 小時和18534 小時,都是以單一分子為主體材料所具有最佳的表現。第四部份則是以系統性的方式去探討電子予體和電子受體的比例同時也利用剛硬Cardo-type 使熱穩定性同時提高,其中電子予體和電子受體的比例為2:1 時,BCzIDQ 應用在綠橘紅三色光之最大外部量子效率分別為25.0、25.8 和24.3 %,同時T75 分別為1592、955 和92 小時。


    The work presented here describes the chemistry and the device
    applications of novel small-molecule-based materials. In the first part, FPt1-based devices were pronounced the self-quenching of the dimers to reduce external quantum efficiency. The CzP-FPt-based non-doped device showed a very promising external quantum efficiency of 10% which is nearly five times higher than that of the FPt1 control device. In the second part, we prepared series of PCz analogues which combines high-quantum-efficiency pyrene moiety and hole-transporting carbazole moiety served as deep-blue fluorescent dopants. The best performance of the mPPT-doping-tBuPhPCz device shows maximum EQE of 5.2 % with CIE coordinate (0.15, 0.07). In the third part, we report bipolar charge-transporting host materials, CzPPQ, which possesses electron-rich Carbazole moiety and electron-deficient quinoline moiety. The green,orange and red EL devices using CzPPQ analogues reached superior high EQE higher than that of the CBP-based device. For the orange EL devices, the operational lifetime of devices have 26412 hours @ 500 nits as Ir(pq)3 dopant and 18534 hours @ 500 nits as Ir(piq)3 dopant which was one molecule to achieve high performance. In the fourth part, we demonstrate systematic study on IDQ derivatives with different electron-rich moiety/electron-deficient moiety ratio and also increase good thermal stability due to their rigid cardo-linkage. We discovered the best performance of BCzIDQ-based device which showed Green, Orange,Red EL device with 25.0, 25.8 and 24.3 % of the EQE, respectively.

    摘要 I Abstract II 目錄 III 表目錄 VII 圖目錄 X 材料名稱對照表 XXI 第一章 緒論 1 第一節 有機發光二極體的發展 2 第二節 有機材料的發光原理 5 第三節 元件發光原理及機制 7 第四節 主體與客體能量傳遞 8 第五節 元件放光效率 11 參考文獻 14 第二章 鉑金屬錯合物之合成與性質研究及其在有機電激發光元件之應用 16 第一節 研究動機 17 第二節 實驗 20 第三節 結果與討論 28 2-3-1. 合成部分 28 2-3-2. 電化學性質 31 2-3-3. 光學性質 32 2-3-4. 元件電激性質 38 第四節 結論 44 參考文獻 45 第三章 含芘咔唑之客體材料應用於深藍色螢光有機發光二極體之研究 49 第一節 研究動機 50 第二節 實驗 55 第三節 結果與討論 73 3-3-2. 光學性質 77 3-3-3. 物理性質 87 3-3-4. 電化學性質 93 3-3-5. 元件電激性質 96 第四節 結論 128 參考文獻 130 第四章 含喹啉與咔唑之雙極性主體材料應用於長壽命磷光元件之研究 133 第一節 研究動機 134 第二節 實驗 138 第三節 結果與討論 145 4-3-1. 合成部分 145 4-3-2. 光學性質 146 4-3-3. 物理性質 152 4-3-4. 電化學性質 154 4-3-5. 元件電激性質 156 第四節 結論 180 參考文獻 182 第五章 含茚喹啉之雙極性主體材料應用於磷光有機發光二極體之研究 187 第一節 研究動機 188 第二節 實驗 193 第三節 結果與討論 205 5-3-1. 合成部分 205 5-3-2. 光學性質 207 5-3-3. 物理性質 215 5-3-4. 電化學性質 220 5-3-5. 元件電激性質 224 第四節 結論 242 參考文獻 244 附錄一 247 核磁共振光譜資料 247 附錄二 308 X-ray繞射結構分析 308 謝誌 318

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