中国科学: 化学 2013 年 第 43 卷 第 4 期: 437 ~ 447 SCIENTIA SINICA Chimica www.scichina.com chem.scichina.com 《 国科 》 SCIENCE CHINA PRESS 论 文 自然科学基金项目进展专栏 胺基功能化咔唑共轭聚合物的合成及其 光电性能研究 刘升建, 张志鹏, 陈东成, 段春晖, 卢俊明, 张杰, 黄飞 * , 苏仕健 * , 陈军武, 曹镛 发光材料与器件国家重点实验室; 华南理工大学高分子光电材料与器件研究所, 广州 510640 *通讯作者, E-mail: msfhuang@scut.edu.cn; mssjsu@scut.edu.cn 收稿日期: 2012-12-21; 接受日期: 2013-01-04; 网络版发表日期: 2013-02-20 doi: 10.1007/s11426-013-4864-2 摘要 发展了新型含有胺基的支化烷基修饰的咔唑单元, 并且与芴、咔唑、苯等单 元通过 Suzuki 偶联反应共聚得到不同主链结构的水/醇溶共轭聚合物界面修饰材料, 研究了主链结构的变化对材料光物理、电化学性能的影响. 所有聚合物均被用作阴极 界面材料应用于器件结构为 ITO/PEDOT:PSS/P-PPV/界面层/Al 的聚合物发光二极管 中. 在相同器件制备条件下, 系统比较了不同主链结构的界面修饰材料在器件中的性 能, 并研究了性能差异的原因. 器件研究结果表明, 在高功函数金属 Al 阴极的聚合物 发光二极管中, 含胺基功能化咔唑单元的水/醇溶共轭聚合物材料由于界面偶极的形 成, 均表现出很好的电子注入/传输性能, 与之对应的器件性能得到大幅提升. 关键词 聚合物发光二极管 胺基功能化共轭聚合物 电子注入/传输材料 界面材料 咔唑 1 引言 聚合物电致发光二极管(PLEDs)自从 1990 年 [1] 被发明以来, 由于在通过旋涂或喷墨打印等湿法加 工制备重量轻、大面积、柔性的固态发光器件方面具 有广泛的应用前景, 引起了学术界和工业界持续而 广泛的关注 [2, 3] . 为了实现高效的 PLEDs, 除了开发 优异的发光材料, 通常需要采用多层的器件结构, 其 中优化聚合物发光层与金属电极的界面性质、增强电 子和空穴分别从阴极和阳极高效的注入/传输是其中 的关键 [4] . 因此, 通常需要在发光层和电极之间引入 优异的空穴/电子注入/传输层, 优化载流子的注入、 传输、复合, 以实现高效、稳定的 PLEDs [4~10] . 早期 使用低功函数的金属阴极(如 Ba、Ca 等)提高电子注 入/传输获得高效的 PLEDs, 但是低功函数金属电极 对氧气和水十分敏感 [11] . 为了满足 PLEDs 的长期稳 定性, PLEDs 需要采用稳定的高功函数金属(Al、Ag、 Au 等)作为阴极. 为了降低电子从高功函数金属阴极 到聚合物发光层的注入势垒, 在金属阴极与发光层 之间需要引入可增强电子注入的界面修饰层 , 如 LiF [12] 、Cs 2 CO 3 [13] 、TiO x [14] 、Li 3 N [15] 以及有机表面活 性剂等 [16~20] . 近年来, 水/ 醇溶共轭聚合物(WSCPs) 界面修饰 材料由于在 PLEDs 上的成功应用, 得到了科学界的 广泛关注 [10, 21, 22] . WSCPs 在极性溶剂中有很好的溶 解性, 在常见商业化聚合物发光材料的溶剂中, 实现 使用正交溶剂加工, 避免界面互溶, 有利于实现溶液 加工的多层 PLEDs. 进一步的研究发现, WSCPs 界面 修饰材料能够在发光层与稳定的高功函数金属阴极 之间形成偶极或配位作用而降低电子的注入势垒, 有机半导体与有机发光专刊 https://engine.scichina.com/doi/10.1360/zb2013-V43-I04-P437-447