含二氧化二苯并噻吩单元的蓝光芴类聚合物的合成及其发光性能

李 特，万国君，徐瑜璘，张世才

（烟台九目化学制品有限公司，山东烟台 264006)

随着经济快速发展，显示产业已经成为电子信息工业的一大支柱产业，在发展过程中对显示技术提出了更高的要求，有机电致发光具有节能、环保、宽视角的优点，对于促进行业发展具有重要意义。其具有广阔市场前景，目前聚合物发光二极管已经进入到商品化阶段，所以要加强研究，才能实现更好的应用。

1 有机电致发光领域的发展概况

关于有机电致发光的研究最早开始于二十世纪三十年代，随着时间推移，技术在不断的发展，并且取得了显著成效。聚合物电致发光材料及器件研究在二十世纪九十年代获得了突破性的进展，其研究价值在于具有明显优势，可以被应用到实际生产中去，制作工艺非常简单，而且成本较低，在调节结构和性能方面可以运用多种方法。与有机小分子比较而言，聚合物优点较多，是一种很好的材料，尤其是合成发光波长时，能够进行化学调节。随着时间的推移，聚合物电致发光材料的合成与开发及器件的结构优化等方面取得了实质性进展，但是依然存在着一些问题，在后期工作开展中需要加强研究，会出现更多新产品，推动行业的发展。

2 有机/高分子电致发光器件结构与发光原理

科学家对聚合物电致发光材料及器件进行了深入研究，在追求更高性能的同时，对发光机理也开展了积极探索。有机/聚合物电致发光器件属于注入型发光二极管，电致发光材料受到电场影响会发光，有效完成了电能向光能的转化。载流子注入。载流子注入可以看作从负极注入电子，形成负载流子；从正极夺取电子即注入空穴形成正载流子。载流子传输。受到外电场的影响，注入的电子和空穴会出现迁移的情况，分别是向正极和负极迁移。载流子的迁移会发生三种情况，分别是两种载流子相遇、两种载流子不相遇、载流子被杂质或缺陷俘获而失活。在激子的扩散与迁移情况下，载流子的复合区与光射区是不完全重叠的[1]。

3 聚合物蓝光材料

与其他显示技术相比，有机/高分子电致发光显示技术具有视角宽、能耗低、超薄、超轻的优势，行业关注度比较高。为了实现蓝光的高效发射，近年来研发了聚合物，但是能够满足实用要求的蓝光高分子却非常有限。聚芴及其衍生物作为发光材料。除了可以发射蓝光外，还能够通过能量转移方法获得绿光或者红光发射。荧光量子效率非常高，在溶液状态下可以显示出很强的深蓝色荧光发射。虽然聚芴类发光材料具有明显优势，但是也存在缺点，就是光谱稳定性问题。为了解决面临问题要进行深入研究，了解影响光谱稳定性的因素，便于采取有效措施来消除。

4 基础理论与计算方法

量子化学是采用量子力学原理，通过求解波动方程，得到原子及分子中电子运动、核运动及它们相互作用的微观图像，用来阐明各种谱图，总结基元反应规律，预测分子的稳定性和反应活性的一门学科。量子化学是对氢分子结构的研究，在发展过程中成为一门独立的学科，以分子轨道理论为基础，采用近似程度，可以分为从头计算法和半经验计算方法两种。其中半经验计算方法是从电子结构实验资料估计一些积分数值，忽略了难于计算的积分，从而减少了计算量，可以用于相对复杂的大分子计算，得出定性或者半定量结论。从头计算法应用范围比较广泛，可以解决实际中遇到问题[2]。

5 2，8-S，S-二氧-二苯噻吩与芴共聚物的合成及其发光性质的研究

在全彩显示中，三基色材料的色坐标越靠近标准的蓝光NSTC或者超过都表明显示器件的色域越大，色彩越鲜艳。3，7-S，S-二氧-二苯噻吩与芴的共聚物材料由于分子内的电荷转移作用，随着S，S-二氧-二苯噻吩含量增加光谱会红移及宽化。迁移率是优化OLED器件的重要指标，低迁移率器件电阻增大导致了非生产性的电子和空穴的传输，会造成能源浪费，使得效率较低。嵌入层和里层及电机之间的能级匹配很重要，良好匹配可以使电子和空穴平衡地传输和复合，从而提高了电致发光效率[3]。

6 S，S-二氧-二苯噻吩、芴与咔唑蓝光聚合物的合成及其发光性质研究

聚合物材料除了良好发光性质外，发光器件还需要电子和空穴的足够而平衡的传输能力，使发光材料中电子和空穴可以有效复合。由于能带比较宽，蓝光聚合物通常具有很高的氧化优势和很低的电子亲和势，这些问题成为目前发展中面临的难题。为了让发光高分子材料的空穴迁移率变得更高， 改善链内能量转移效果，通过改变已在实验中证实可以有效降低电子注入势垒的蓝光材料PFO-FSO主链，通过Suzuki反应共聚具有空穴载流子传输特性的咔唑基因。除此之外，改变阴极缓冲层，发光效率会显著提高。积极开展实验研究，对最终结果进行分析，以有更加深入的了解。

目前制约高分子平板显示产业发展的重要因素之一是缺少高性能且可规模制备的三基色高分子发光材料，蓝光高分子存在效率低、颜色稳定性差的问题，无法实现进一步发展。聚芴类发光材料具有明显优势，是重要的发光材料之一，在将来会应用到实践中。但是聚芴作为蓝光材料也不是十全十美的，在使用过程中存在问题，主要表现出发生光谱的红移并出现一个长波的绿光发射带。这种情况出现使得聚芴原本纯蓝色的发射会变成其他颜色，无法保证光谱的稳定性，从而影响到正常使用。另外也降低了发光强度和荧光量子效率。对于蓝光聚合物实用化出现的问题，缺乏同时具有高效、稳定且可规模制备的蓝光聚合物，利用共轭聚合物π电子离域特性和分子链内高效率能量转移，采用与量子化学计算相结合的方法，合成若干基于S，S-二氧-二苯噻吩单元的新型高效稳定的蓝光聚合物材料，并有效应用到实践中，推动产业的可持续发展[4]。

7 结束语

综上所述，对含二氧化二苯并噻吩单元的蓝光芴类聚合物的合成与发光性能展开了研究。S，S-二氧-二苯噻吩具有高能带的蓝光单元，其低的LUMO能级有利于降低电子的注入势垒，引入到聚合物主链上能够改善电子的注入和传输。基于含S，S-二氧-二苯噻吩单元的聚芴类聚合物的单层器件有良好的稳定性，可以作为实用化的蓝光材料。