基于S,S-二氧-二苯并噻吩的蓝光聚合物的研究

高效、稳定的蓝光聚合物是高性能发光材料国产化即将面临的瓶颈问题。芴类聚合物的热稳定性和化学稳定性高，且具有较高的固态荧光量子产率以及便于化学修饰等优点，是一类最具应用前景的蓝光材料。蓝光聚芴的缺点是光谱稳定性差，电致发光效率不高。本项目针对蓝光聚合物实用化面临的难题，将S,S-二氧-二苯并噻吩单元引入聚芴或其它宽带隙聚合物链，设计若干基于S,S-二氧-二苯并噻吩单元的、具有创新型结构的蓝光聚合物。通过模型化合物理论计算,单体、聚合物分子设计,D-A体系二重荧光（LE/ICT）发光机制及其相互影响的研究, 指导合成基于S,S-二氧-二苯并噻吩单元的高效、稳定的蓝光聚合物，探讨解决蓝光聚合物实用化问题的新途径。整个研究工作将涉及单体制备、聚合物合成、聚合物分子内能量（电荷）转移发光机制等有关科学问题。

有机/聚合物发光显示（O/PLED）具有主动发光、响应速度快、视角宽、色彩逼真、清晰度高等突出优势，被认为是继彩色液晶（TFT-LCD）之后的新一代显示技术。目前有机小分子发光二极管（OLED）已经有了商业化的大尺寸的显示器。然而具有可溶液加工（喷墨打印、喷涂、印刷等）、在实现大面积、低成本显示方面更具有成本优势和价格竞争力的聚合物发光显示（PLED）离产业化还有一定的距离。当前制约聚合物平板显示产业发展的关键因素之一是缺少高性能的三基色聚合物发光材料，尤其是蓝光聚合物的发光效率低、光谱稳定性差。本课题设计合成了一系列含 S,S-二氧-二苯并噻吩单元的蓝光聚合物，并研究了它们的器件性能。.研究表明：相对于芴单元而言, S,S-二氧-二苯并噻吩单元具有较高的电子亲和势和稍小的带隙（约小0.1 eV），有利于电子的注入和传输; S原子处于最高的化合价状态，抗氧化能力强，同时还具有较高的荧光量子效率和热稳定性，是一个优异的调节电致发光性能的蓝光单元。将S,S-二氧-二苯噻吩单元引入聚合物主链，可以有效地降低电子的注入势垒、平衡电子/空穴的传输，提高发光效率和光谱稳定性。含S,S-二氧-二苯噻吩单元的系列芴类、咔唑类蓝光聚合物都有较高的发光效率和器件稳定性。其中，具有双极传输性能的蓝光聚咔唑的单层发光器件的流明效率（LE）和外量子效率（QEmax）分别为4.8 cd/A和4.2 %，色坐标为（0.18, 0.32），与2,7-咔唑均聚物相比，发光器件性能提高了12倍。具有双极传输性能的蓝光聚芴的单层发光器件的流明效率（LE）和外量子效率（QEmax）分别为7.1 cd/A和5.6%，色坐标为（0.16，0.18）。在电流密度高达100 mA/cm2 时, 器件的QEmax和LE 仍可以保持在4.6 %和5.8 cd/A。这是至今为止文献报道的蓝光聚合物单层器件的最高水平之一，具有潜在的应用前景。已发表SCI论文12篇、申请中国发明专利 3项。培养了 2名博士、4名硕士，另有 2名博士生在读。