非結晶性紅色螢光發射團分子之合成與其光電性質之探討

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吳韋菁(Wei-Ching Wu) 查詢紙本館藏

畢業系所

化學學系

論文名稱

非結晶性紅色螢光發射團分子之合成與其光電性質之探討
(Synthesis and Electrical/Optical Characterization of Amorphorous Red Fluorophores)

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摘要(中)

I
非結晶性紅色螢光發射團分子之合成與其光電性質之探討
摘要
本論文以maleimide 和pyrazine 為主體(結構如下圖所示)，設計
合成一系列具有推、拉電子結構的螢光放射團分子，希望藉此改變分
子之螢光波長，以達到飽和紅光。再配合鄰取代位置接上芳香環，使
化合物因芳香環所造成的立體障礙，而無法共平面。這樣在固體時，
將有助於抑制分子的結晶規律排列，因此，化合物有機會是非結晶性
的。
我們藉由紫外/可見光光譜儀和螢光儀，來測量化合物之吸收、
螢光光譜，藉此得知化合物之光色。使用循環電位儀來測量化合物之
氧化還原電位，並藉此估算化合物之HOMO 和LUMO 值。藉由熱重
量分析儀和微差熱掃瞄卡計，測量化合物之有關玻璃轉移溫度、結晶
溫度和熔化溫度之結晶性與熱穩定性。

摘要(英)

II
Synthesis and electrical/optical characterization of Amorphorous
Red Fluorophores
Abstract
Maleimide and pyrazine-based fluorophore (structure shown in blow)
with donor-acceptor substituents were designed and synthesized for
tuning fluorescence wavelength into saturated red region. We utilized the
nonplanar conformation that was generated by ortho-substituted aromatic
ring structures for enhancing the amorphous property of the fluorophores.
The absorption and fluorescence of the fluorophores were studied by
UV/Visible and fluorescence spectroscopic methods. HOMO and LUMO
energy levels were derived from cyclic voltametry (CV) data. The glass
transtition temperature(Tg), crystal temperature(Tc) and melting point(Tm)
were determined by DSC (differential scanning calorimeter) and TGA
(thermogravinetric analyzer), respectively., to estimate the amorphous
property and thermal stability of the fluorophores.

關鍵字(中)

★ 有機電機發光材料
★ 紅色螢光

關鍵字(英)

★ red oled
★ red fluorescent

論文目次

中文摘要………………………………………………………………..Ⅰ
英文摘要………………………………………………………………..Ⅱ
目錄……………………………………………………………………..Ⅲ
圖目錄…………………………………………………………………..Ⅴ
表目錄…………………………………………………………………..Ⅷ
附圖目錄………………………………………………………………..Ⅸ
第一章緒論……………………………………………………………..1
1.1 小分子紅光材料之文獻回顧…………………………………….2
1.2 元件結構及發光原理…………………………………………...18
1.3 有機材料………………………………………………………...20
1.3.1 電洞傳輸材料………………………………………………20
1.3.2 電子傳輸材料………………………………………………20
1.3.3 電洞阻擋材料………………………………………………21
1.4 摻入(doping)型紅光OLED 之原理與問題…………………….21
1.5 研究動機………………………………………………………...23
第二章實驗……………………………………………………………24
2.1 藥品……………………………………………………………...24
2.2 溶劑之前處理…………………………………………………...25
2.3 實驗儀器………………………………………………………...26
2.4 合成部分………………………………………………………...28
第三章結果與討論……………………………………………………42
3.1 DSC 和TGA 之測量…………………………………………….42
3.1.1 Maleimide 系列…………………………………………….42
3.1.2 Pyrazine 系列………………………………………………45
3.2 紫外-可見光光譜和螢光光譜之測量…………………………..46
3.2.1 Maleimide 系列…………………………………………….47
IV
3.2.2 Pyrazine 部分……………………………………………….51
3.3 電化學之測量…………………………………………………...54
3.3.1 Maleimide 部分…………………………………………….55
3.3.2 Pyrazine 部分……………………………………………….58
第四章結論……………………………………………………………63
參考文獻………………………………………………………………..64
V
圖目錄
圖一. 美國柯達實驗室所合成的DCM 系列化合物………………...2
圖二. (a) DCM1(DCM);(b) DCJTB 和DCJTI 之EL 光譜…………...3
圖三. IBM公司所合成的DCM系列………………………………...3
圖四. Zyung 等人所合成的DCM 系列化合物……………………...4
圖五. (a) DADB 的EL 光譜;(b) DADB、DADP 和DCJ 之CIE 座
標……………………………………………………………….5
圖六. (A) 化合物TPP;(B) CIE 座標;(a) 藍光;(b) 紅光……………5
圖七. (a) Platinum(Ⅱ) porohyrins 化合物;(b) PtOX 和PtDPP 之CIE
座標;(c) PtOX 之EL 光譜;(d) PtDPP 之EL 光譜……………6
圖八. 化合物Eu(DBM)3(Phen)之結構;(a) EL 光譜; (b) 元件之
luminance-voltage(L-I)圖……………………………………...7
圖九. 紅光材料AAAP 和阻擋電洞材料bOXDF…………………..7
圖十. (a) 箭頭所指之處為具有最大亮度元件之曲線;(b) AAAP(－)
和Alq3(---) film 之PL 光譜、AAAP(…)之吸收光譜……….8
圖十一. (a) Toguchu 和Hasegawa 等人所合成之紅光材料;(b) 元件之
EL 光譜………………………………………………………..8
圖十二. (a) triphenylene hexaester 和perylene tetraester;(b) 元件之EL
光譜…………………………………………………………..9
圖十三. (a) RED1、RED2 和RED3 之結構;(b) EL 光譜圖; (c) 元件之
luminance-current density(L-I)圖…………………………...10
圖十四. 化合物ACY 和CQY 之結構………………………………..10
圖十五. (a) 化合物DCDDC;(b) 元件之EL 光譜;(c) L-I-V 圖……...11
圖十六. (a) DPP 之結構;(b) PL 光譜(---)和EL 光譜(－)(0.55 mol%
DPP:Alq3),CIE 座標: PL(白色圈圈),EL(黑色圈圈)………11
圖十七. (a) DpNA 和pAAA 之結構;(b) pAAA 之EL 光譜………….12
圖十八. (a) D-CN 和OXD 之結構;(b) 兩種EL 元件之結構;(c) L-I
圖……………………………………………………………..12
VI
圖十九. (a) Isophorone 系列化合物A、B、C 和D;(b) 元件之EL 光
譜;(c) 元件之L-I 圖………………………………………….13
圖二十. (a) 化合物6 和7 之結構;(b) L-I-V 圖;(c) CIE 座標………...14
圖二十一.化合物NPAMLI (a) L-I-V 圖;(b) PL 和EL 光譜圖; (c) 外量子
效率對電流密度圖;(d) CIE 座標…………………………….15
圖二十二.(a) btp2Ir(acac)之結構;(b) OLED 之外量子效率和功率效率
圖;(c) CIE 座標……………………………………………….16
圖二十三.(a) Ir(DBQ)2(acac)和Ir(MDQ)2(acac)之結構;(b) 元件構造;(c)
吸收和螢光光譜; (d) L-I-圖……...…………………………..17
圖二十四.元件結構：(a) 單層;(b) 雙層;(c) 三層……………………..19
圖二十五.電洞傳輸材料： TPD、TPP 和NPB 之結構……………….20
圖二十六.電子傳輸材料： Alq3、TAZ、TPBI 和PBD 之結構………21
圖二十七.電洞阻擋材料之結構………………………………………...21
圖二十八.Maleimide 和Pyrazine 構造………………………………….23
圖二十九.化合物的DSC 圖(a) 化合物四;(b) 化合物五;(c) 化合物
六;(d) 化合物七……………………………………………...45
圖三十. 化合物的DSC 圖(a) 化合物九;(b) 化合物十;(c) 化合物十
二……………………………………………………………...46
圖三十一.固態薄膜和吸收、螢光(皆溶於二氯甲烷中測量的)光譜圖(a)
化合物四;(b) 化合物五;(c) 化合物六;(d) 化合物七………50
圖三十二.固態薄膜和吸收、螢光(皆溶於二氯甲烷中測量的)光譜圖(a)
化合物九;(b) 化合物十;(c) 化合物二………………….......53
圖三十三.化合物九在不同極性下之螢光波長………………………...53
圖三十四.化合物的CV圖(a) 化合物四;(b) 化合物五;(c) 化合物六;(d)
化合物七……………………………………………………...57
圖三十五.Maleimide 系列共四種化合物與ITO、MgAg 之工作電位
(work function)能階圖………………………………………..58
圖三十六.化合物四相對於OLED 常用的有機材料之能階圖………...58
圖三十七.化合物的CV 圖(a) 化合物九;(b) 化合物十;(c) 化合物十
VII
二……………………………………………………………...61
圖三十八.Pyrazine 系列共三種化合物與ITO、MgAg 之工作電位(work
function)能階圖………………………………………………62
VIII
表目錄
表一. 近年來紅光材料的數據整理表……………………………...17
表二. Maleimide 系列共四種化合物之DSC 和TGA 之數據…….43
表三. Pyrazine 系列共三種化合物之DSC 和TGA 之數據……….45
表四. Maleimide 系列共四種化合物之吸收和螢光波長之數據….48
表五. Maleimide 系列共四種化合物在不同溶劑下的吸收與螢光波
長之數據……………………………………………………...48
表六. Pyrazine 系列共三種化合物之吸收與螢光波長之數據…….51
表七. Pyrazine 系列共三種化合物在不同溶劑下之吸收與螢光波長
的數據………………………………………………………...51
表八. Maleimide 系列共四種化合物之氧化還原電位數據……….56
表九. Pyrazine 系列共三種化合物和NPB 之氧化還原電位數據...59
IX
附圖目錄
附圖1. 化合物一的1H-NMR圖………………………………………68
附圖2. 化合物二的1H-NMR圖………………………………………69
附圖3. 化合物三的1H-NMR圖………………………………………70
附圖4. 化合物四的1H-NMR圖………………………………………71
附圖5. 化合物五的1H-NMR圖………………………………………72
附圖6. 化合物六的1H-NMR圖………………………………………73
附圖7. 化合物七的1H-NMR圖………………………………………74
附圖8. 化合物八的1H-NMR圖………………………………………75
附圖9. 化合物九的1H-NMR圖………………………………………76
附圖10. 化合物十的1H-NMR 圖……………………………………..77
附圖11. 化合物十一的1H-NMR 圖…………………………………..78
附圖12. 化合物十二的1H-NMR 圖…………………………………..79
附圖13. 化合物一的13C-NMR 圖…………………………………….80
附圖14. 化合物二的13C-NMR 圖…………………………………….81
附圖15. 化合物三的13C-NMR 圖…………………………………….82
附圖16. 化合物四的13C-NMR 圖…………………………………….83
附圖17. 化合物五的13C-NMR 圖…………………………………….84
附圖18. 化合物六的13C-NMR 圖…………………………………….85
附圖19. 化合物七的13C-NMR 圖…………………………………….86
附圖20. 化合物八的13C-NMR 圖…………………………………….87
附圖21. 化合物九的13C-NMR 圖…………………………………….88
附圖22. 化合物十的13C-NMR 圖…………………………………….89
附圖23. 化合物十二的13C-NMR 圖………………………………….90
附圖24. 化合物一的Mass 圖…………………………………………91
附圖25. 化合物二的Mass 圖…………………………………………92
附圖26. 化合物三的Mass 圖…………………………………………93
附圖27. 化合物四的Mass 圖…………………………………………94
X
附圖28. 化合物五的Mass 圖…………………………………………95
附圖29. 化合物六的Mass 圖…………………………………………96
附圖30. 化合物七的Mass 圖…………………………………………97
附圖31. 化合物八的Mass 圖…………………………………………98
附圖32. 化合物九的Mass 圖…………………………………………99
附圖33. 化合物十的Mass 圖………………………………………...100
附圖34. 化合物十一的Mass 圖……………………………………..101
附圖35. 化合物十二的Mass 圖……………………………………...102

參考文獻

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Uchida, M.; Izumizawa, T.; Furukawa, K.; Tamao, K. Chem.-Eur. J.
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S.; Tamao, K.; Furukawa, K.; Tamao, K. Chem. Mater. 2001, 13, 2680.
d) Murata, H.; Malliaras, G. G.; Uchida, M.; Shen, Y.; Kafafi, Z. H.
Chem. Phys. Lett. 2001, 339, 161.

指導教授

楊吉水、陳錦地
(Jye-Shane Yang、ChIn-Ti Chen)

審核日期

2003-7-15

推文