Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Автореферат'
Захист відбудеться 29 лютого 2008 р. о 12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 41.816.03 по захисту дисертацій на здобуття наукового сту...полностью>>
'Доклад'
С начала года пройдено уже больше половины пути, и это позволяет более объективно проанализировать основные тенденции социально-экономического развит...полностью>>
'Документ'
Настоящие Правила разработаны Государственным институтом технико-экономических изысканий и проектирования железнодорожного транспорта совместно с Упр...полностью>>
'Документ'
Пятиконечная звезда – пентаграмма – очень красива, недаром ее помещают на свои флаги и гербы многие страны. Ее красота, оказывается, имеет математиче...полностью>>

Новые материалы для органических светоизлучающих диодов на основе производных 1,3,4,-оксадиазола 02. 00. 03 Органическая химия

Главная > Автореферат
Сохрани ссылку в одной из сетей:

На правах рукописи

Балашова Ирина Олеговна

Новые материалы для органических

светоизлучающих диодов на основе производных 1,3,4,-оксадиазола

02.00.03 – Органическая химия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата химических наук

Иваново – 2011

Работа выполнена в лаборатории молекулярной спектроскопии Учреждения Российской академии наук «Институт проблем химической физики РАН» г. Черноголовка и на кафедре органической и биологической химии Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ивановский государственный университет»

Научный руководитель:

доктор химических наук, профессор Клюев Михаил Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор

Андрианов Владимир Геннадьевич

кандидат химических наук

Спицына Наталья Германовна

Ведущая организация:

ГОУ ВПО «Ярославский государственный педагогический университет

им. К.Д. Ушинского», г. Ярославль

Защита состоится 30 мая 2011 г. в ______ ч. на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.063.01 при ГОУ ВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет» по адресу: 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, д. 7.

Тел.: (4932) 32-54-33. Факс: (4932) 32-54-33. E-mail: dissovet@isuct.ru

С диссертацией можно ознакомиться в информационном центре ГОУ ВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет» по адресу: 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, д. 10.

Автореферат разослан «______» ____________ 2011 г.

Ученый секретарь совета по защите

докторских и кандидатских диссертаций Кувшинова Е.М.

Д. 212.063.01

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Исследования органических светоизлучающих диодов (ОСИД) интенсивно ведутся в последние два десятилетия во всем мире главным образом с целью создания плоских информационных экранов. Экраны на основе технологии ОСИД имеют ряд преимуществ перед экранами на основе жидких кристаллов: они самосветящиеся (не требуют дополнительной подсветки), характеризуются более широким углом обзора, могут работать в более широком температурном интервале. Другое возможное применение технологии ОСИД – создание энергосберегающих светодиодных плоских источников освещения.

В первом сообщении о практически значимом ОСИД в качестве светоизлучающего материала использовался хелатный металлокомплекс трис(8-гидроксихинолят) алюминия (AlQ3). Хелатные комплексы металлов являются одним из основных типов люминесцентных материалов для ОСИД. Материалы данного типа проявляют высокую люминесценцию в твердой фазе, хорошие электронно-транспортные и дырочно-блокирующие свойства. Наиболее распространенные классы металлокомплексов, используемых в ОСИД – производные 8-гидроксихинолинов и бензазолов, а также комплексы с азометиновыми фрагментами, которые содержат хелатные циклы, включающие в себя цепочки C–O–M–N. Представляет интерес изучить возможность замены атомов кислорода в хелатном цикле этих комплексов на другие гетероатомы, например, на атомы азота. Недавно были обнаружены новые эффективные люминесцентные материалы - производные оксадиазола. Однако металлокомплексов на их основе известно очень мало. В связи с этим получение новых люминисцентных материалов на основе оксодиазола представляется весьма важным и актуальным.

Цель работы: получить люминесцентные материалы на основе металлокомплексов с сульфоаминопроизводными оксадиазола, изготовить электролюминесцентные устройства и изучить их электрофизические параметры.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

  1. Разработать методику и синтезировать новые производные оксадиазола, содержащие аминогруппу с сульфанильным заместителем.

  2. Разработать методику и получить новые низкомолекулярные электронопроводящие люминесцентные материалы на основе синтезированных хелатных комплексов цинка и лития с лигандами - сульфаниламинопроизводными оксадиазола.

  3. Изучить спектральные и электролюминесцентные свойства нового класса металлокомплексов на основе оксадиазолов, содержащих в хелатном цикле атомы азота с сульфанильными заместителями.

  4. Разработать методики изготовления электролюминесцентных устройств на основе новых металлокомплексов и изучить их электрофизические параметры.

  5. Исследовать влияние взаимодействия между различными материалами, составляющими электролюминесцентные устройства, на спектральный состав излучения.

Научная новизна

Впервые синтезированы новые производные оксадиазола, содержащие аминогруппу с сульфанильным заместителем. На их основе получен новый класс металлокомплексов. Получены и исследованы электролюминесцентные светодиодные устройства различных цветов свечения на основе новых хелатных металлокомплеков. В спектрах электролюминесценции этих материалов обнаружено появление новых полос излучения, связанных с образованием эксиплексов при взаимодействии возбужденных молекул металлокомплексов с молекулами дырочно-транспортного слоя. Обнаружена зависимость максимума полосы люминесценции от концентрации красителя в устройстве.

Практическая значимость работы

Разработаны методы синтеза и синтезированы новые электролюминесцентные материалы на основе хелатных комплексов металлов с оксадиазольными лигандами. Полученные электролюминесцентные устройства имеют различные цвета свечения (в том числе близкие к белому свету) с высокой яркостью излучения и низким энергопотреблением. Эти материалы могут быть использованы в современных оптических системах отображения информации на основе технологии OСИД.

Работа выполнена при финансовой поддержке следующих целевых программ: программа Президиума РАН "Разработка методов получения химических веществ и создание новых материалов", подпрограмма “Органические и гибридные наноструктурированные материалы для фотоники”; федеральная целевая программа “Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 г.”, государственный контракт № 02.523.11.3002-3 от 16 мая 2007 г. “Разработка технологии изготовления низкомолекулярных органических материалов для ОСИД”, аналитическая ведомственная целевая программа «Развитие научного потенциала высшей школы», проект 2820 «Развитие фундаментальных научных исследований в области создания функциональных наноматериалов в УНК «Химическая физика» Ивановского государственного университета и Института проблем химической физики РАН».

Личный вклад автора

Все результаты получены лично автором или при его непосредственном участии. Автор участвовал в постановке задач, планировании и подготовке эксперимента. Автором синтезированы новые соединения на основе оксадиазола и комплексы цинка и лития на их основе, измерены спектры поглощения и фотолюминесценции изученных веществ, приготовлены электролюминесцентные структуры на их основе, измерены вольт-амперные и вольт-яркостные характеристики структур и получены их спектры излучения. Обсуждение результатов эксперимента проведено совместно с научным руководителем.

Апробация работы

Основные результаты исследований, вошедших в диссертацию, были представлены на российских и международных конференциях: 6th, 7th and 8th International Conferences on Electronic Processes in Organic Materials (Украина, Ялта, 2006; Львов, 2008; Ивано-Франковск, 2010); 7th International Conference on Electroluminescence of Molecular Materials and Related Phenomena (Германия, Дрезден, 2008); XXIV Международная Чугаевская конференция по координационной химии (Санкт-Петербург, 2009); Симпозиум «Нанофотоника» (Черноголовка, 2007); Фестивали студентов, аспирантов и молодых учёных (Иваново, 2007, 2008, 2009).

Публикации

Материалы диссертации опубликованы в 3 статьях и 10 тезисах докладов.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и списка цитируемой литературы, содержащего 91 наименование. Работа изложена на 107 страницах, содержит 27 рисунков и 8 таблиц.

Основное содержание работы

Введение содержит обоснование актуальности работы, сформулированы ее цель и задачи, определены научная новизна и возможные области применения результатов проведенных исследований.

Глава 1 включает обзор литературы по теме диссертации и состоит из двух основных частей. В первой части рассматриваются физические принципы органической электролюминесценции, типичные схемы электролюминесцентных устройств и основные типы материалов, используемых в этих устройствах. Во второй части рассматриваются методы синтеза производных оксадиазола и металлокомплексов, предназначенных для применения в электролюминесцентных устройствах.

Глава 2 посвящена описанию экспериментов. Приведены методики приготовления электролюминесцентных структур, включая методы очистки подложек и способы нанесения органических слоев путем осаждения из растворов и методом испарения в вакууме. Изложены методы измерения вольт-амперных и вольт-яркостных характеристик этих структур, методики измерения спектров поглощения и люминесценции изученных веществ и спектров электролюминесценции приготовленных структур. Электролюминесцентные структуры готовились по схеме, приведенной на рисунке 1.

1

- стеклянная подложка;

2 - прозрачный анод слой окиси индия-олова:

In2O3:SnO2 (ITO);

3 - органический дырочно-транспортный слой;

4 - органический светоизлучающий слой;

5 - металлический катод.

Рис 1. Схема электролюминесцентного устройства

Глава 3 содержит описание синтеза исследуемых соединений и подтверждение строения полученных соединений. Описан синтез нового класса электролюминесцентных металлокомплексов на основе оксадиазольных лигандов, содержащих сульфаниламиногруппу.и имеющих в хелатном цикле цепочки C–N–M–N. Строение соединений L1, L2 и I-III установлено данными элементного анализа, 1Н ЯМР, масс и ИК спектроскопии.

Синтез 2-[2-(4-метилфенилсульфаниламино)фенила]-5-(4-третбутилфе-нила)-1,3,4-оксадиазола (L1) основан на взаимодействии гидразида (полученного при взаимодействии ароматического эфира с гидразингидратом) с хлоангидридом, уже содержащим в своей структуре сульфоамино группу. Полученный в результате гидразин при взаимодействии с POCl3 даёт необходимый оксадиазол, из которого затем получали соответствующий металлокомплекс (рис. 2), выход 70%.

Рис. 2. Схема синтеза лиганда L1

Синтез 2-[2-(4-метилфенилсульфаниламино) фенил]-5-(4-диметиламино-фенил)-1,3,4-оксадиазола (L2) аналогичен синтезу лиганда L1 (рис. 3). Метиловый эфир диметилбензойной кислоты смешивали с гидразин-гидратом и изопропанолом и кипятили с обратным холодильником. Далее к полученному гидразиду диаминобензойной кислоты прибавляли небольшими порциями хлорангидрид. Полученный гидразин растворяли в хлорокиси фосфора. Полученную суспензию перемешивали и кипятили с обратным холодильником. Избыток хлорокиси фосфора отгоняли при пониженном давлении, остаток обрабатывали смесью воды и льда. Реакционную массу подщелачивали 20 %-ным раствором гидроксида натрия до pH = 6. Образовавшийся осадок растворяли при нагревании в 50 мл хлороформа, затем разбавляли 200 мл гексана. Перекристаллизованный продукт промывали гексаном и сушили в вакууме. Выход составил 75 % от теоретически возможного.

Рис. 3. Схема синтеза лиганда L2

Синтез металлокомплекса I Цинк (II) бис 2-[2-(4-метилфенилсульфанил-амино)фенила]-5-(4-третбутилфенила)-1,3,4-оксадиазолата. В суспензию лиганда L1 в этаноле добавляли раствор этилата натрия в этаноле и перемешивали при комнатной температуре. Затем прибавляли суспензию хлорида цинка (II) в этаноле. Смесь перемешивали в течение трёх часов. После удаления основного количества этанола, при пониженном давлении к остатку прибавляли 50 мл воды. Отделяли полученный осадок фильтрованием, промывали его 20 мл этанола, сушили в вакууме над пентаоксидом фосфора. Для очистки продукт растворяли в горячем хлороформе, добавляли равный объем гексана и охлаждали до комнатной температуры. Осадок отфильтровывали, промывали на фильтре этанолом, сушили в вакууме над пентаоксидом фосфора (рис. 4). Выход составил 95% от теоретически возможного.

Рис. 4. Синтез металлокомплекса I

Синтез металлокомплекса II Цинк (II) бис 2-[2-(4-метилфенилсульфонил-амино)фенил]-5-(4-диметиламинофенил)-1,3,4-оксадиазолата. К суспензии лиганда L2 в безводном метаноле прибавляли раствор метилата натрия в метаноле. Смесь перемешивали при комнатной температуре 20 мин., после чего к ней прибавляли раствор безводного хлорида цинка в метаноле. Смесь перемешивали еще 2 часа при комнатной температуре, затем 1 час при 50ºС. После охлаждения образовавшийся осадок отфильтровывали, промывали метанолом и сушили в вакууме. Затем его растворяли при нагревании в хлороформе, полученный раствор разбавляли равным объемом гексана и собирали выпавший осадок (рис. 5). Выход составил 95% от теоретически возможного.

Рис. 5. Синтез металлокомплекса II

Синтез металлокомплекса III Литий (I) 2-[2-(4-метилфенилсульфонил-амино)фенил]-5-(4-третбутилфенил)-1,3,4-оксадиазолата. К суспензии лиганда L1 в безводном этаноле при непрерывном перемешивании прибавляли раствор этилата лития в этаноле. Смесь перемешивали 30 мин. при 40-45ºС. После удаления основного количества этанола при пониженном давлении к остатку прибавляли 50 мл воды. Отделяли полученный осадок фильтрованием, промывали его 20 мл этанола и сушили в вакууме над пентаоксидом фосфора. Для очистки продукт растворяли в горячем хлороформе, добавляли равный объем гексана и охлаждали до комнатной температуры. Осадок отфильтровывали, промывали на фильтре этанолом и сушили в вакууме над пентаоксидом фосфора (рис. 6). Выход составил 79,7% от теоретически возможного.

Рис. 6. Синтез металлокомплекса III

Строение соединений L1, L2 и I-III установлено с использованием элементного анализа, 1Н ЯМР, масс и ИК спектроскопии. Данные элементного анализа и температуры плавления полученных соединений сведены в таблице 1.

Таблица 1

Результаты элементного анализа и температуры плавления

соединений L1, L2, I, II, III

Соединение

Брутто-формула

Содержание (найдено/вычислено), %

Т пл., С

С

H

S

N

Zn(Li)

L1

L2

I

II

III

C25H25N3O3S

C23H22N4O3S

C50H48N6O6S2Zn

C46H42N8O6S2Zn

C25H24N3O3SLi

66,86/67,09

63,98/63,58

63,05/62,66

59,35/59,26

66,53/66,22

5,39/5,63

5,02/5,10

5,74/5,05

5,12/4,54

5,38/5,33

7,06/7,16

7,30/7,38

7,19/6.69

6,89/6,88

6,97/7,07

9,39/9,26

12,89/12,81

8,77/8,48

12,02/11,79

9,27/8,55

-

-

6,57/6,82

6,97/7,01

1,74/1,53

190-191

214-215

348-349

248-249

306-307

Результаты элементного анализа полученных лигандов, а также цинковых и литиевого комплексов на их основе находятся в полном соответствии с заявленными структурами. Процентное содержание цинка (определяли в виде оксида цинка ZnO) в комплексах I и II указывает, что это комплексы с соотношением лиганд:метал 2:1. В комплексе III соотношение лиганд:металл 1:1.

В масс-спектрах лигандов L1 и L2 присутствуют полосы, соответствующие молекулярной массе полных молекул. Для лиганда L1 масса молекулярного иона составляет 447 с интенсивностью 1,7 %, для лиганда L2 молекулярная масса полной молекулы составляет 434 с интенсивностью 12 %. Так как комплексы обладают достаточно большой молекулярной массой и вследствие этого небольшой летучестью, то в условиях масс спектроскопии они либо не образовывали молекулярного иона совсем, либо разваливались на большое количество трудно идентифицируемых осколков. Вследствие этого полученные данные являлись неудовлетворительными и слишком разрозненными, в них не были получены полосы соответствующие массам полных молекул.

В ИК-спектрах лигандов и комплексов присутствуют полосы поглощения, связанные с колебаниями связей С-Н и С=С ароматических колец в области соответственно 3000-3100 см-1 и 1575-1605 см-1. В области 1300-1400 см-1 и 1120-1190 см-1 наблюдаются полосы, характерные для колебаний сульфогруппы. Также и у лигандов, и у комплексов в области 1540-1550 см-1 и 940-960 см-1 присутствуют полосы поглощения, соответствующие колебаниям оксадиазольного кольца. В ИК-спектрах исследуемых соединений наблюдаются полосы валентных колебаний связи С-Н метильных групп в области от 2870 см-1 до 2960 см-1. В ИК-спектрах лигандов наблюдаются широкие полосы поглощения с максимумами при 3130 см-1 и полушириной 100 см-1 для L1 и с максимумом при 3125 см-1 и полушириной 150 см-1 для L2. Эти полосы могут быть отнесены к колебаниям сильных внутримолекулярных связей N…H…N между атомами азота сульфоаминогруппы и оксадизального кольца. В ИК-спектрах металлокомплексов I–III широкие полосы колебаний N…H…N в области 3100-3200 см-1 исчезают, так как атом водорода замещается атомом металла.

В спектрах 1Н ЯМР в области 6,75-8,05 м.д. для лигандов L1 и L2 наблюдали мультиплетные сигналы, соответствующие ароматическим протонам трёх фенильных колец с общей суммарной интенсивностью, соответствующей двенадцати протонам. В области 1,39-2,29 м.д. наблюдается сигнал в виде синглета, соответствующий трём протонам метильной группы толуолсульфаниламидного фрагмента. Также для лиганда L1 при 1,39 м.д. проявляется интенсивный сигнал (синглет), по интегральной интенсивности соответствующий девяти протонам, что, в свою очередь, соответствует третбутильной группе –С(СН3), а для лиганда L2 при 3,09 м.д. наблюдается интенсивный синглет, по положению соответствующий диметиламино группе, связанной с ароматическим кольцом. В области 10,68 м.д. для лиганда L1 и 10,75 м.д. L2 наблюдается синглет протона сульфоаминогруппы, с интегральной интенсивностью соответствующей одному протону.

В области 6,60-8,21 м.д. для комплексов I и II наблюдается ряд мультиплетных сигналов, образующийся вследствие наложения сигналов неидентичных протонов шести фенильных колец по интегральной интенсивности соответствующих двадцати четырём протонам. Для комплекса III в этой же области наблюдается мультиплетные сигналы трёх фенильных колец соответствующие по интегральной интенсивности двенадцати протонам. В области 1,85-2,32 м.д. проявляются в виде синглета шесть протонов двух метильных групп толуолсульфаниламидных фрагментов комплекса для комплексов I и II, и трёх протонов одной метильной группы для комплекса III. В области 1,00-1,65 м.д. наблюдается синглет, соответствующий по своему положению и интенсивности восемнадцати протонам двух третбутильных групп от двух идентичных лигандов для комплекса I и девяти протонам одной третбутильной группы для комплекса III. В области 3,05 м.д. для комплекса II наблюдается синглет двенадцати протонов двух диметиламино групп. В области 10,68 м.д.-10,75 м.д. у комплексов I–III не наблюдается сигналов протона сульфоаминогруппы, вследствие образования связи азот-металл.

Синтезированные металлокомплексы напыляли в вакууме в виде плёнок на стеклянные подложки и измеряли электронные спектры поглощения (ЭСП) и фотолюминесценции (ФЛ) с целью исследования изменений характеристик при сублимации. ЭСП и спектры ФЛ напыленных пленок комплексов I - III мало отличаются от спектров порошков. Таким образом, спектральные данные свидетельствуют, что в процессе сублимации металлокомплексов не происходит существенных изменений их химической природы и следовательно возможно их использование в ОСИД

С целью исследования возможности применения в OСИД новых металлокомплексов были приготовлены электролюминесцентные устройства согласно схеме (рис. 1) и измерены их электрофизические параметры. Дырочно-транспортный слой состоял из политрифениламина (PTA) либо из последовательно нанесенных PTA и N,N’-ди(1-нафталенил)-N,N’-дифенил-1,1-бифенил-4,4’-диамин (NPD) (рис. 7).

PTA NPD

Рис. 7. Дырочно-транспортные материалы

Рис. 8. Вольт-амперная и

вольт-яркостная характеристики

ITO/PTA/NPD/Zn(TB-ODZ)2/Al:Ca

Рис. 9. Вольт-амперная и

вольт-яркостная характеристики

ITO/PTA/NPD/Zn(DMA-ODZ)2/Al:Ca

Для полученных структур измеряли вольт-амперные (на графиках отображается точками) и вольт-яркостные (на графиках представлены сплошными кривыми) характеристики (рис. 8-10). Для металлокомплексов I (Zn(TB-ODZ)2) и II (Zn(DMA-ODZ)2) яркости порядка 100-500 кд/м2 достигаются при невысоких значениях рабочих напряжений от 6 до 7 В. Порог появления света также невелик – около 3,5-4 В (рис. 8, 9). Рабочим значениям яркости соответствуют небольшие токи 1-2 мА/см2, то есть наблюдается довольно высокая эффективность порядка 17,5 кд/А для комплекса I и 15 кд/А для комплекса II.

Рис. 10. Вольт-амперная и

вольт-яркостная характеристики

Устройство на основе комплекса лития ITO/PTA/Li(DMA-ODZ)/Al:Ca дает невысокую яркость излучения порядка 25 кд/м2 при сравнительно большом напряжении 16 В и малых токах менее 0,4 мА/см2 (рис. 10).

Полученные результаты свидетельствуют о том, что полученный комплекс лития не может использоваться в качестве излучающего слоя, но, благодаря хорошим электронно-транспортным свойствам, может успешно использоваться в качестве промежуточного электронно-транспортно-го слоя.

Анализ полученных вольт-амперных характеристик показал, что синтезированные в настоящей работе комплексы производных оксадиазола пригодны для использования в органических светоизлучающих диодах.

Рис. 11. Спектры поглощения

и фотолюминесценции пленок

смесей Zn(OBBA)2 и ТБЭПТКК.

Цифры у кривых – процентное

содержание ТБЭПТКК в смеси.

0% соответствует чистому Zn(OBBA)2, 100% - чистому ТБЭПТКК.


Для получения различных цветов свечения часто используют смешанные системы, в которых молекулы красителей добавляют в матрицу электронно-транспортного люминесцентного материала, такого как трис(8-оксихинолят) алюминия (AlQ3) или бис (N-(2-оксибензилиден)-4-трет-бутиланилин)-цинк (Zn(OBBA)2). В настоящей работе изучено влияние добавок производного перилена - тетрабензилового эфира 3,4,9,10-перилентетракарбоновой кислоты (ТБЭПТКК) к электронно-тран-спортному материалу Zn(OBBA)2 на спектральные свойства последнего. С этой целью готовили смеси растворов Zn(OBBA)2 и ТБЭПТКК в толуоле в необходимых пропорциях, после чего из этих растворов отливали пленки на стеклянных подложках. Спектры поглощения и фотолюминисценции (ФЛ) пленок Zn(OBBA)2:ТБЭПТКК приведены на рисунке 11.

Спектры поглощения смесей Zn(OBBA)2:ТБЭПТКК являются суперпозицией спектров отдельных компонентов. При добавлении ТБЭПТКК в спектрах поглощения сохраняется полоса Zn(OBBA)2 около 400 нм и добавляется полоса поглощения ТБЭПТКК около 470 нм. Интенсивность последней увеличивается с ростом концентрации ТБЭПТКК и становится заметной при максимальных изученных концентрациях 20 и 50%. В отличие от поглощения, полоса ФЛ смеси Zn(OBBA)2:ТБЭПТКК не является суперпозицией полос ФЛ отдельных компонентов. В спектрах ФЛ смесей наблюдается одна полоса, максимум которой смещается в длинноволновую сторону и при максимальной изученной концентрации 50% достигает положения 612 нм, что близко к положению полосы ФЛ в пленке из чистого ТБЭПТКК (650 нм). При этом, начиная с концентраций ТБЭПТКК 2-5%, полоса ФЛ Zn(OBBA)2 в области 450-500 нм полностью отсутствует. Очевидно, что смещение полосы связано с каким-то взаимодействием между молекулами. Однако, факт отсутствия подобного смещения в спектрах поглощения смесей (спектры поглощения являются суперпозицией спектров компонентов), позволяет сделать вывод, что такое взаимодействие происходит не между молекулами в их основных состояниях, а скорее с участием возбужденных состояний, то есть с образованием эксиплексов.

Полученные в работе люминесцентные металлокомплексы сопоставимы, а по ряду параметров обладают более высокими характеристиками по сравнению с наиболее известными и распространёнными органическими аналогами, используемыми для ОСИД в настоящее время (табл. 2).

Таблица 2

Сравнительная таблица параметров синтезированных (№ 7-9)

и известных органических электролюминесцентных материалов (№ 1-6)

ФЛ λmax, нм

Квантовый выход ФЛ, %

ЭЛ,

λmax,

нм

Яркость, кд/м2

(напряжение, V)

Эффектив-

ность ЭЛ, кд/А

Эффектив-

ность ЭЛ, лм/Вт

1

DA-BuTAZ

455

>90

451

120(12.8)

24

10

2

AlQ3

520

8-32

550

510(12)

2,5-3

1,3-1,6

3

Zn(OBBA)2

510

7-10

520

360 (12,7)

15

7,4

4

Zn(OBBA)2+NR

610

≈100

610-650

280(20)

0,1

0,03

5

Zn(ODZ)2

460

460

3000 (18)

-

0,45

6

Zn(TB-ODZ)2

404, 428

15-20

440, 475

360 (6,4)

17,5

17,5

7

Zn(DFP-SAMQ)2

465

90

450, 500-650

1500(6)

15-20

15,7-21

8

Zn(DMA-ODZ)2

450, 470

25-30

470

120 (6-6,5)

15

15,7

9

Li(TB-ODZ)

405,422

40-45

-

25 (16)

0,4

0,156


Из табл. 2 и представленных данных о люминесцентных характеристиках полученных соединений можно сделать вывод, что электрофизические свойства полученных материалов зависят как от строения лигандов, так и от природы атома металла – комплексообразователя.

Выводы

  1. Впервые получены и охарактеризованы комплексом физико-химических методов новые производные оксадиазола, содержащие аминогруппу с сульфанильным заместителем: 2-[2-(4-метилфенилсульфаниламино)-фенил]-5-(4-третбутилфенил)-1,3,4-оксадиазол (TB-ODZ) и 2-[2-(4-метилфенилсульфаниламино)-фенил]-5-(4-диметиламинофенил)-1,3,4-оксадиазол (DMA-ODZ).

  2. На их основе впервые синтезированы и охарактеризованы комплексом физико-химических методов три металлокомплекса, содержащих в хелатном цикле атомы азота с сульфанильными заместителями: цинк (II) бис 2-[2-(4-метифенилсульф-аниламино)-фенил]-5-(4-третбутилфенил)-1,3,4-оксадиазолат (Zn(TB-ODZ)2); цинк (II) бис 2-[2-(4-метилфенилсульфаниламино)фенил]-5-(4-диметиламино-фенил)-1,3,4-оксадиазолат (Zn(DMA-ODZ)2); литий (I) 2-[2-(4-метилфе-нилсульфониламино)-фенил]-5-(4-третбутилфенил)-1,3,4-оксадиазолат Li (TB-ODZ).

  3. Исследованы спектры поглощения и фотолюминесценции синтезированных соединений, с помощью которых показано, что изменений в структуре комплексов при их напылении на подложку не происходит.

  4. Показано, что электрофизические свойства полученных лигандов и синтезированных на их основе комплексов зависят как от строения лиганда, так и от природы атома металла-комплексообразователя.

  5. На основе полученных материалов изготовлены устройства, моделирующие действие светодиодов, которые по своим характеристикам не уступают или превышают большинство известных люминесцентных материалов.

  6. Показано, что цветовым диапазоном устройств можно «управлять», добавляя в люминесцентный слой органические красители. В частности, обнаружена зависимость максимума полосы люминесценции от концентрации органического красителя в системе Zn(OBBA)2:ТБЭПТКК.

Автор выражает глубокую благодарность и признательность кандидату физико-математических наук М.Г. Каплунову, заведующему лабораторией молекулярной спектроскопии Учреждения Российской академии наук «Институт проблем химической физики РАН» г. Черноголовка за помощь и научные консультации при выполнении работы.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

  1. Balashova I.O., Mayorova J.U., Troshin P.A., Lyubovskaya R.N., Yakushchenko I.K., Kaplunov M.G. Color tuning in OLED devices based on new perylene derivatives // Mol. Cryst. Liq. Cryst. 2007. Vol. 467. P. 295-302.

  2. Балашова И.О., Каплунов М.Г., Якущенко И.К., Красникова С.С., Пивоваров А.П. Электролюминесцентные материалы на основе новых металокомплексов для органических светодиодов // Химия высоких энергий. 2008. Т. 42. № 4. С. 64-66.

  3. Kaplunov M.G., Krasnikova S.S., Balashova I.O., Yakushchenko I.K. Exciplex Electroluminescence Spectra of the New Organic Materials Based on Zinc Complexes of Sulphanylamino-Substituted Ligands // Mol. Cryst. Liq. Cryst. 2011. Vol. 535. P. 212-219.

  4. Balashova I.O., Mayorova J.Y., Troshin P.A., Lyubovskaya R.N., Yakushchenko I.K., Kaplunov M.G. Color tuning in OLED devices based on new perylene derivatives // 6th International Conference "Electronic Processes in Organic Materials". Gurzuf, Ukraine, 25-29 September, 2006. P. 174.

  5. Балашова И.О. Переключение цвета в органических электролюминесцентных устройствах на основе производных перилена // Фестиваль студентов, аспирантов и молодых учёных. Иваново, 16-27 апреля, 2007. С. 6.

  6. Балашова И.О. Каплунов М.Г., Якушенко И.К., Красникова С.С. Органические электролюминесцентные диоды на основе новых материалов // Симпозиум “Нанофотоника”. Черноголовка, 18-21 сентября, 2007. С. 85.

  7. Balashova I O., Kaplunov M.G., Yakushchenko I.K., Krasnikova S.S., Pivovarov A.P. Electroluminescent materials based on new metal complexes for organic light-emitting diodes // 7th International Conference on “Electronic Processes in Organic Materials (ICEPOM-7)”. Lviv, Ukraine, 2008. P. 167-168.

  8. Balashova I.O., Kaplunov M.G., Yakushchenko I.K., Krasnikova S.S. Electroluminescent materials for organic light-emitting diodes based on new chelate metal complexes // 7th International Conference on “Electroluminescence of Molecular Materials and Related Phenomena. ICEL-7”. Dresden, Germany, 2008. P. 172.

  9. Балашова И.О. Спектроскопические исследования электролюминесцентных материалов на основе периленов // Фестиваль студентов, аспирантов и молодых учёных. Иваново, 21-25 апреля, 2008. С. 41-42.

  10. Балашова И.О. Новые металлокомплексы на основе оксадиазолов как люминесцентные электронно-транспортные материалы для органических светоизлучающих диодов // Фестиваль студентов, аспирантов и молодых учёных. Иваново, 20-24 апреля, 2009. С. 41.

  11. Балашова И.О., Якущенко И.К., Каплунов М.Г., Клюев М.В. Новые металлокомплексы на основе оксадиазолов как люминесцентные электронно-транспортные материалы для органических светоизлучающих диодов // XXIV Международная Чугаевская конференция по координационной химии. Санкт-Петербург, 15-19 июня, 2009. С. 231-232.

  12. Balashova I.O., Yakushchenko I.K., Kaplunov M.G., Klyuev M.V.. New metal complexes based on oxadiazoles as luminescent electron transporting materials for organic light-emitting diodes // 8th International Conference “Electronic Processes in Organic and Inorganic Materials”. Ivano-Frankivsk, Ukraine, 17-22 May, 2010. P. 228-229.

  13. Kaplunov M.G., Krasnikova S.S., Balashova I.O., Yakushchenko I.K.. Exciplex electroluminescence spectra of the new organic materials based on zinc complexes of sulphanylamino-substituted ligands // 8th International Conference “Electronic Processes in Organic and Inorganic Materials”. Ivano-Frankivsk, Ukraine, 17-22 May, 2010. P. 262-263.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Общий список трудов Клюева М. В

    Доклад
    ИК-спектры и динамическая структура комплексов палладия (II) с 4-винилпиридином, поли(4-винил-пиридином) и привитым к поверхности полиэти-лена поли(4-винилпиридином)

Другие похожие документы..