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    華南理工大學劉琳琳教授:電聚合發光薄膜顯示應用新進展
    2020-04-29  來源:高分子科技

      電化學聚合技術是利用前體分子在溶液/電極界面發生氧化或還原偶聯反應制備功能性聚合薄膜的方法,具有工藝簡單、成本低、可大面積制備、薄膜沉積位置精確可控等優點,為OLED顯示器件的制備提供一種簡便的方法。傳統電聚合發光薄膜采用電化學活性溫和的咔唑為聚合基團,氧化還原可逆性好,摻雜比例低,但是咔唑通過循環伏安法聚合形成的一般是二聚體,交聯度較低,導致聚合薄膜質地疏松,導電性差,效率低且穩定性不好。


      針對以上問題,劉琳琳教授課題組通過引入高活性的咔唑基團,有效提升了咔唑電聚合的效率和可控性。將高電化學活性和氧化還原可逆性的4,4’,4’’-三(咔唑-9-基)三苯胺(TCTA)作為電聚合前體分子,通過引入同步粘度控制技術對TCTA的電聚合過程進行調控,在低電位低摻雜條件下獲得高交聯咔唑聚合物薄膜。紅外光譜研究證實,聚合薄膜中1,2-雙取代苯的峰幾乎消失,咔唑3.6位全部發生取代反應,殘余的單體和二聚咔唑少。


    圖1 (a) TCTA分子化學結構式, (b) TCTA分子聚合取代位點, (c) TCTA單體和不同條件下的聚合薄膜的傅里葉變換紅外光譜


      將上述聚合薄膜作為OLED器件的空穴傳輸層,發光層采用電聚合或旋涂法制備的OCBzC層,制備的電化學器件電導率和功率效率是沒有TCTA OEP層的器件的8倍和4倍;特別值得一提的,電聚合多層器件的電流密度已經達到相同材料旋涂器件的同等水平,有效提高了器件的效率和穩定性。基于電聚合雙層結構成功制備出1.7英寸(58 ppi)單色無源矩陣器件,工作電壓低、效率高、發光均勻。該工作為電聚合方法的有機電致發光顯示應用提供了新的思路。


    圖2 (a) 有無TCTA OEP層的電化學器件和旋涂器件的電流密度-電壓曲線, (b) 有無TCTA OEP層的電化學器件的亮度-電流密度-電流效率曲線


    圖3 1.7英寸單色無源矩陣顯示器:(a, b) PM-ITO/TCTA (30 nm)/OCBzC (~80 nm)/TPBi (35 nm)/CsF (1.5 nm)/Al (100 nm) and (c) PM-ITO/ OCBzC (~80 nm)/TPBi (35 nm)/CsF (1.5 nm) /Al (100 nm)


      以上相關成果發表在ACS Applied Materials & Interfaces(DOI: 10.1021/acsami.9b22456)上。該工作主要由華南理工大學碩士生梁依倩劉操完成(共同第一作者),通訊作者為劉琳琳教授。誠摯感謝廣州新視界光電科技有限公司的技術支持,國家重點研發計戰略性先進電子材料專項和廣州市科學研究計劃重點項目專題的資助。


      論文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.9b22456

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