三(8-羟基喹啉)铝(alq3)发光性能的调控

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1、http://www.paper.edu.cn1三（8-羟基喹啉）铝（Alq3）发光性能的调控施跃文，施敏敏，陈红征，汪茫浙江大学高分子科学与工程学系，硅材料国家重点实验室，浙江杭州(310027)E-mail：hzchen@zju.edu.cn摘要：三（8-羟基喹啉）铝（Alq3）是有机电致发光器件的基础材料。本文评述了如何通过分子的化学修饰和聚集态结构的改变来调控其发光光谱，提高发光效率。这将为开发高性能的有机电致发光材料及器件提供参考与依据。关键词：三（8-羟基喹啉）铝有机电致发光化学修饰聚集态结构1.前言有机电致发光

2、（Organicelectroluminescence,EL）技术是当前国际上研究的一个热点问题。相对于无机电致发光器件，有机电致发光器件具有低驱动电压、高亮度、高效率、快响应、宽视角等优点,并且可以制备大面积柔性可弯曲的器件和实现全色显示，因此最有[1-4]可能成为新一代主流的平板显示技术，同时也具有作为下一代照明光源的潜力。[8]1987年，美国柯达公司的邓青云博士等人首次以Alq3为发光材料获得了低驱动电压、高亮度和高效率的双层有机发光二极管（Organiclightemittingdiodes,OLEDs）。这一具有

3、里程碑意义的开创性工作，使人们看到了OLEDs实用化和商业化的美妙前景，受到了科技界和工业界的广泛关注，各国都投入了大量的人力和物力进行研究和开发。经过近二十年的发展，OLEDs已进入产业化的前期，已有许多OLEDs产品推向市场，但是，现有蓝光OLEDs的效率和寿命还不尽如人意。3+在Alq3分子中，中心Al离子和周围的三个八羟基喹啉的配体形成分子内络盐。因而性质稳定分解温度高。在DMF溶液中的荧光量子效率大约为11%,室温下固态薄膜的荧光量子[9]-52[10]效率大约为32%。Alq3一般认为是一种电子传输材料，电子迁移

4、率大约为10cm/v⋅s。Alq3作为OLEDs基础材料的地位至今仍无法动摇，它几乎满足了OLEDs对发光材料的所有要求：1)本身具有一定的电子传输能力；2)可以真空蒸镀成致密的薄膜；3)具有较好的稳定性；4)有较好的荧光量子效率。Alq3固态薄膜的荧光发射峰在520～530nm左右，是很好的绿光材料。如果能通过分子设计得到高效率和长寿命的Alq3类蓝光材料，在理论和实际应用上具有重大意义。本文结合自己的工作，评述如何通过分子剪裁和聚集态结构的调控来改变其发光光谱和提高发光效率。2.配体修饰分子模拟结果表明，8-羟基喹啉的H

5、OMO能级由酚环决定，而LUMO能级由吡啶环决定1本课题得到高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20020335016)以及国家自然科学基金资助项目（50225312，50403022）的资助。-1-http://www.paper.edu.cn[7,16]，因此可以预测：在酚环上引入吸电子基团，将使HOMO能级下降，HOMO-LUMO带隙变宽，发光光谱蓝移；而引入推电子基团，则使HOMO能级上升，带隙变窄，发光光谱产生红移。在吡啶环上的情况正好相反，引入吸电子基使光谱红移而推电子基使光谱蓝移。基于上述理论分析，用氮原子

6、取代8-羟基喹啉4位和5位上的碳原子，荧光光谱分别红移和蓝移了60[17,18][11]和90nm。Hopkins等人在8-羟基喹啉的5位引入吸电子的磺胺基团（S5q），形成的Alq3衍生物（AlS5q3）在固态下荧光光谱蓝移到500nm左右，但是这种材料不能通过真空沉[13]积成膜，和PVK共混旋涂制备的单层发光器件效率很低。Kido研究了4位甲基取代的8-羟基喹啉铝AlM4q3，用其制备的器件ITO/TPD/AlM4q3/Mg:Ag的最大发射峰在506nm，和Alq32相比有大约20nm的蓝移，在外加偏压14V的时候发光

7、强度达到26000cd/m，外量子效率[14]达到2.5%，Kido认为是甲基的推电子性质使光谱蓝移。后来Kido用AlM4q3和香豆素-6掺2杂制备的发光器件的发光强度高达140000cd/m，外量子效率高达7.1%，Kido认为其中存[15]在三重态的衰减过程。之后，Yu等人制备了2,3位二甲基取代的8-羟基喹啉（M23）配体，和铝生成的配合物AlM23q3的电致发光发光谱的最大值在470nm，可用作蓝光材料。由于电子亲和势比Alq3略低，因而需要较大的启动电压，这可以通过引入LiF层来解决。前面的[12]这些研究似乎都

8、证明取代基规则的适用，但是对另一些体系并不适用。Matsumura研究了几种5位取代的Alq3，发现在8-羟基喹啉的5位引入吸电子基团F、Cl反而使发光谱有红移，作者并没有很好的解释原因。通过前人的研究至少可以肯定的是：通过引入取代基来调[19,20]控Alq3的发光光谱是可行的。Pohl