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研究生: 曾瑞音
論文名稱: 以9,10-diphenyl anthracene為核心之藍光樹枝狀化合物
指導教授: 林建村
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 化學系
Department of Chemistry
論文出版年: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 125
中文關鍵詞: 藍光樹枝狀分子
論文種類: 學術論文
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  • 我們以9,10-diphenyl anthracene為核心發光團,分別與不同功能的外圍片段進行Williamson ether synthesis與Miyaura-Suzuki偶合反應而得到非共軛系統以及共軛系統的藍光樹枝狀分子。我們在發藍光之蔥片段引入可傳輸電子、傳輸電洞之單元,以及立體障礙較大的樹枝狀外圍分子來增加載子傳輸及避免结晶之發生。這些樹枝狀化合物有能量轉移現象及保護效應,因此除了放光仍維持在藍光範圍,亦有不錯的螢光量子產率。此外,樹枝狀分子以旋轉塗佈法製成OLED元件,皆發出核心發光團的特有藍色螢光。樹枝狀分子t-AN-P-4F製成元件 ( I ),其結構為ITO/ PEDOT:PSS/ PVK + Cpd./ TPBI/ LiF/ Al,展現不錯的元件效率:起始電壓VON 4.5 V,最大外部量子產率ηext,max = 2.89 %,最大功率效率ηp,max = 2.09 lm/W,最大放光效率ηc,max = 3.55 cd/A,最大亮度Lmax可達7777 cd/m2,且CIE座標 (0.15, 0.14) 相當接近純藍的範圍。

    In this study, we have synthesized a series of blue non-conjugated or conjugated light-emitting dendrimers using 9,10-diphenyl anthracene as the emitting core encapsulation with dendrons of different functionalities via Williamson ether synthesis or Miyaura-Suzuki coupling reaction. Sterically congested electron- or hole-transporting dendritic peripheries were attached to the anthracene to increase the carrier mobility and inhibit crystallization of the molecule as well. Because of the presence of energy transfer and encapsulation, these dendrimers not only retain characteristic blue color of the core, but also have high fluorescent quantum yields. Moreover, the spin-cast device with the configuration ITO/ PEDOT:PSS/ PVK + t-AN-P-4F/ TPBI/ LiF/ Al has good efficiency (e.g., ηext,max = 2.89 %; ηp,max = 2.09 lm/W; ηc,max = 3.55 cd/A; L = 7777 cd/m2). The CIE color coordinates (0.15, 0.14) indicate that the emission chroma is quite close to the pure blue.

    摘要 ---------------------------------------------------- I 謝誌 --------------------------------------------------- III 目錄 ---------------------------------------------------- IV 圖目錄 -------------------------------------------------- VI 表目錄 -------------------------------------------------- IX 壹、緒論 ------------------------------------------------- 1 1.1 前言 ------------------------------------------------ 2 1.2 有機電激發光的歷史演進 -------------------------------- 4 1.3 小分子OLED及高分子PLED ------------------------------- 6 1.4 有機電激發光原理與放光機制 ----------------------------- 7 1.5 元件基本結構 ----------------------------------------- 11 1.6 常見的有機電激發光材料 -------------------------------- 13 1.7 樹枝狀分子的發展與應用 -------------------------------- 19 1.8 研究動機 --------------------------------------------- 28 貳、實驗部分 --------------------------------------------- 30 2.1 實驗儀器 --------------------------------------------- 31 2.2 藥品及溶劑 ------------------------------------------- 33 2.3 合成步驟 --------------------------------------------- 34 參、結果與討論 ------------------------------------------- 69 3.1 化合物之結構及代號 ------------------------------------ 70 3.2 化合物之合成 ----------------------------------------- 71 3.3 光學性質之探討 --------------------------------------- 76 3.4 電化學性質之探討 -------------------------------------- 91 3.5 元件製作及性質之探討 ---------------------------------- 97 肆、總結及未來展望 --------------------------------------- 108 參考文獻 ------------------------------------------------ 109 圖 目 錄 圖一、Pope等人之元件結構 ---------------------------------------------- 4 圖二、Tang等人之元件結構 ---------------------------------------------- 5 圖三、Friend等人PLED之元件結構 ----------------------------------- 6 圖四、OLED元件發光原理 ----------------------------------------------- 8 圖五、電子能階躍遷及能量轉換 ----------------------------------------- 9 圖六、電子的自旋態 --------------------------------------------------------- 10 圖七、元件構造圖 ------------------------------------------------------------ 12 圖八、常見的電洞注入材料 ------------------------------------------------ 13 圖九、電洞傳輸材料 --------------------------------------------------------- 15 圖十、電子傳輸材料 --------------------------------------------------------- 16 圖十一、(a) Förster和(b) Dexter能量轉移 ------------------------------- 18 圖十二、載子捕捉的示意圖 ------------------------------------------------ 18 圖十三、Flory 於1952年所提出的樹枝狀巨分子示意圖 -------------- 20 圖十四、樹枝狀高分子示意圖及各部分結構 --------------------------- 20 圖十五、發散式與收斂式合成法的示意圖 ------------------------------ 21 圖十六、發散式合成法的示意圖 ------------------------------------------ 22 圖十七、收斂式合成法的示意圖 ------------------------------------------ 23 圖十八、應用於太陽能電池的樹枝狀分子 ------------------------------ 24 圖十九、應用於有機發光二極體的螢光樹枝狀分子 ------------------ 26 圖二十、應用於有機發光二極體的磷光樹枝狀分子 ------------------ 27 圖二十一、分子結構示意圖 ------------------------------------------------ 29 圖二十二、非共軛藍光化合物之合成途徑 ------------------------------ 72 圖二十三、Williamson ether synthesis反應機構 ------------------------ 73 圖二十四、共軛藍光化合物之合成途徑 --------------------------------- 74 圖二十五、Miyaura-Suzuki偶合反應的反應機構 ---------------------- 75 圖二十六、非共軛樹枝狀分子的吸收光譜 ------------------------------ 77 圖二十七、核心發光團與樹枝狀分支的吸收光譜 ---------------------- 77 圖二十八、非共軛樹枝狀分子的放射光譜 ------------------------------ 78 圖二十九、核心發光團與外圍片段的放射光譜 ------------------------- 79 圖三十、核心發光團吸收光譜和外圍片段放射光譜 ------------------ 80 圖三十一、(a) Dnap-AN (b) D2nap-AN激發不同波長之放射光譜 - 81 圖三十二、(a) Doxd-AN (b) D2oxd-AN激發不同波長之放射光譜 - 81 圖三十三、D2oxd-AN在不同濃度下之放射光譜 ---------------------- 82 圖三十四、不同濃度下螢光量子產率的變化 --------------------------- 83 圖三十五、共軛樹枝狀分子的吸收光譜 --------------------------------- 84 圖三十六、核心發光團與樹枝狀分支的吸收光譜 --------------------- 85 圖三十七、共軛樹枝狀分子的放射光譜 --------------------------------- 86 圖三十八、核心發光團與外圍片段的放射光譜 ------------------------ 86 圖三十九、核心發光團吸收光譜和外圍片段放射光譜 --------------- 87 圖四十、(a) t-AN-P-2F (b) t-AN-P-4F激發不同波長時之放射光譜 - 87 圖四十一、t-AN-P-4F在不同濃度下之放射光譜 ---------------------- 88 圖四十二、不同濃度下螢光量子產率的變化 --------------------------- 89 圖四十三、非共軛樹枝狀分子在CH2Cl2中之循環伏安圖 ----------- 92圖四十四、D2nap-AN碳-碳鍵的距離------------------------------------- 93 圖四十五、D2nap-AN碳-氫鍵的距離------------------------------------- 93 圖四十六、共軛樹枝狀分子在CH2Cl2中之循環伏安圖 --------------- 94 圖四十七、化合物之HOMO與LUMO能階 ------------------------------ 95 圖四十八、D2nap-AN之L-I圖 ------------------------------------------- 99 圖四十九、D2nap-AN之PL與EL光譜 ------------------------------- 100 圖五十、MADN之結構 --------------------------------------------------- 102 圖五十一、α-TMADN之結構 -------------------------------------------- 102 圖五十二、t-AN-P-4F之L-V圖 ---------------------------------------- 104 圖五十三、t-AN-P-4F之L-I圖 ------------------------------------------ 104 圖五十四、t-AN-P-4F之PL與EL光譜 ------------------------------- 105 圖五十五、t-AN-P-2F,t-AN-P-4F之L-V圖 ------------------------ 107 圖五十六、t-AN-P-2F,t-AN-P-4F之L-I圖 -------------------------- 107 表 目 錄 表一 液晶顯示器 (LCD) 與有機發光二極體 (OLED) 之比較 ----- 3 表二 小分子 OLED、高分子 PLED、樹枝狀高分子 DLED之比較 - 7 表三 化合物之結構及代號 ------------------------------------------------- 70 表四 樹枝狀分子之光物理數據 ------------------------------------------- 90 表五 樹枝狀分子之電化學數據 ------------------------------------------- 96 表六 D2nap-AN之各種元件效率數據 ----------------------------------- 98 表七 t-AN-P-4F之各種元件效率數據 --------------------------------- 103 表八 t-AN-P-2F之各種元件效率數據 --------------------------------- 106

    1. Pope, M.; Kallmann, H. P.; Magnante, P. J. Chem. Phys.
    1963, 38, 2042.
    2. Helfrich, W.; Schneider, W. G. Phys. Rev. Lett. 1965,
    14, 229.
    3. Williams, D. F.; Schadt, M. Proc. IEEE. 1970, 58, 476.
    4. Vincett, D. S.; Barlow, W. A.; Hann, R. A.; Robert, G.
    G. Thin. Solid. Films. 1982, 94, 171.
    5. Tang, C. W.; VanSlyke, S. A. Appl. Phys. Lett. 1987, 51,
    913.
    6. Burroughs, J. H.; Bradley, D. D. C.; Brown, A. R.;
    Marks, R. N.; Mackay, K.; Friend, R. H.; Burn, P. L.;
    Holmes, A. B. Nature 1990, 347, 539.
    7. Barth, S.; Muller, P.; Riel, H.; Seidler, P. F; Riess,
    W.; Vestweber. H.; Bassler, H. J. Appl. Phys. 2001, 89,
    3711.
    8. Adachi, C.; Tsutsui, T.; Saito, S.; Tokito, S. Jpn. J.
    Appl. Phys. Part 2 1988, 27, L269.
    9. Adachi, C.; Tsutsui, T.; Saito, S.; Tokito, S. Jpn. J.
    Appl. Phys. Part 2 1988, 27, L713.
    10. Adachi, C.; Tsutsui, T.; Saito, S. Appl. Phys. Lett.
    1989, 55, 1489.
    11. VanSlyke, S. A.; Chen, C. H.; Tang, C. W. Appl. Phys.
    Lett. 1996, 69, 2160.
    12. (a) Yang, Y.; Heeger, A. J. Appl. Phys. Lett. 1994, 64,
    1245. (b) Cao, Y.; Yu, G.; Zhang, C.; Menon, R.;
    Heeger, A. J. Synth. Met. 1997, 87, 171.
    13. Shirota, Y.; Kuwabara, Y.; Inada, H. Appl. Phys. Lett.
    1994, 65, 807.
    14. Imai, K.; Wakimoto, T.; Shirota, Y.; Inada, H.; Kobata,
    T. US Patent 5,374,489, 1994.
    15. Brown, T. M.; Kim, J. S.; Friend, R. H.; Caciall, F.;
    Daik, R.; Feast, W. J. Appl. Phys. Lett. 1999, 75, 1679.
    16. VanSlyke, S. A.; Tang, C. W. US Patent 5, 061, 569,
    1991.
    17. Chen, B.; Lee, C. S.; Lee, S. T.; Webb, P.; Chan, Y.
    C.; Gambling, W.; Tian, H.; Zhu, W. Jpn. J. Appl. Phys.
    Part 1 2000, 39, 1190.
    18. Salbeck, J.; Yu, N.; Bauer ;Weissotel, F.; Bestgen, H.
    Synyh. Met. 1997, 109, 91.
    19. Shirota, Y.; Okumoto, K.; Inada, H. Synth. Met. 2000,
    111, 387.
    20. Wu, I. Y.; Lin, J. T.; Tao, Y.-T.; Balasubramaniam E.
    Adv. Mater. 2000, 12, 668.
    21. Justin Thomas, K. R.; Lin, J. T.; Tao, Y.-T.; Ko, C.-W.
    Adv. Mater. 2000, 12, 1949.
    22. Freeman, D. C.; White, C. E. J. Am. Chem. Soc. 1956,
    78, 2678.
    23. Mitschke, U.; Bäuerle, P. J. J. Mater. Chem. 2000, 10,
    1471.
    24. 陳金鑫, 石建民, 鄧青雲, 化學, 1996, 54, 125.
    25. Delort, E.; Darbre, T.; Reymond, J. L. J. Am. Chem.
    Soc. 2004, 126, 15642.
    26. Amir, R. J.; Pessah, N.; Shamis, M.; Shabat, D. Angew.
    Chem. Int. Ed. 2003, 42, 4494.
    27. (a) Boas, U.; Heegaard, P. M. H. Chem. Soc. Rev. 2004,
    33, 43. (b)Cloninger, M. J. Curr. Opin. Chem. Bio.
    2002, 6, 742. (c) Dennig, J.; Duncan, E. J.
    Biotechnol. 2002, 90, 339.
    28. Mynar, J. L.; Lowery, T. J.; Wemmer, D. E.; Pines, A.;
    Fréchet, J. M. J. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 6334.
    29. Fulton, D. A.; Elemento, E. M.; Aime, S.; Chaabane, L.;
    Bottad, M.; Parker, D. Chem. Commun. 2006, 1064.
    30. Satoh, N.; Nakashima, T.; Yamamoto, K. J. Am. Chem.
    Soc. 2005, 127, 13030.
    31. Freeman, A. W.; Koene, S. C.; Malenfant, P. R. L.;
    Thompson, M. E.; Fréchet, J. M. J. J. Am. Chem. Soc.
    2000, 122, 12385.
    32. (a) Flory, P. J. J. Am. Chem. Soc. 1941, 63, 3083. (b)
    Flory, P. J. J. Am. Chem. Soc. 1941, 63, 3096. (c)
    Flory, P. J. J. Am. Chem. Soc. 1942, 64, 2205.
    33. Flory, P. J. J. Am. Chem. Soc. 1952, 74, 2718.
    34. Buhleier, E.; Wehner, W.; Vögtle, F. Synthesis 1978,
    155.
    35. Tomalia, D. A.; Baker, H.; Dewald, J.; Hall, M.;
    Kallos, G.; Martin, S.; Ryder, J.; Smith, P. J. Polym.
    1985, 17, 117.
    36. Newkome, G. R.; Yao, Z.; Baker, G. R.; Gupta, V. K. J.
    Org. Chem. 1985, 50, 2003.
    37. Tomalia, D. A.; Baker, H.; Dewald, J.; Hall, M.;
    Kallos, G.; Martin, S.; Ryder, J.; Smith, P.
    Macromolecules 1986, 19, 2466.
    38. Brabander-van den Berg, E. M. M.; Meijer, E. W. Angew.
    Chem. Int. Ed. 1993, 32, 1308.
    39. Hawker, C. J.; Fréchet, J. M. J. J. Am. Chem. Soc.
    1990, 112, 7638.
    40. Fréchet, J. M. J.; Jiang, Y.; Hawker, C. J.;
    Philippides, A. E. Proc. IUPAC Int. Symp. Macromol.
    (Seoul) 1989, 19.
    41. Kopidakis, N.; Mitchell, W. J.; Van de Lagemaat, J.;
    Ginley, D. S.; Rumbles, G.; Shaheen, S. E.; Rance, W.
    L. Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 103524.
    42. (a) Zheng, J.; Dickson, R. M. J. Am. Chem. Soc. 2002,
    124, 13982. (b) Chechik, V.; Crooks, R. M. J. Am. Chem.
    Soc. 2000, 122, 1243.
    43. Herrmann, A.; Weil, T.; Sinigersky, V.; Wiesler, U.-M.;
    Vosch, T.; Hofkens, J.; De Schryver, F. C.; Müllen, K.
    Chem.Eur.J. 2001, 7, 4844.
    44. Furuta, P.; Fréchet, J. M. J. J. Am. Chem. Soc. 2003,
    125, 13173.
    45. Kawa, M.; Fréchet, J. M. J. Chem. Mater. 1998, 10, 286.
    46. Chen, J.; Chen, J.; Li, S.; Zhang, L.; Yang, G.; Li, Y.
    J. Phys. Chem.B 2006, 110, 4663.
    47. Du, P.; Zhu, W. H.; Xie, Y. Q.; Zhao, F.; Ku, C. F.;
    Cao, Y.; Chang, C. P.; Tian, H. Macromolecules 2004,
    37, 4387.
    48. Wang, J.-L.; Luo, J.; Liu, L.-H.; Zhou, Q.-F.; Ma, Y.;
    Pei, J. Org. Lett. 2006, 8, 2281.
    49. (a) Goodson III, T. Acc. Chem. Res. 2005, 38, 99. (b)
    Goodson III, T. Annu. Rev. Phys. Chem. 2005, 56, 581.
    (c) Kawa, M.; Takahagi, T. Chem. Mater. 2004, 16, 2282.
    (d) Zhu, L.; Tong, X.; Li, M.; Wang, E. J. Phys. Chem.
    B 2001, 105, 2461.
    50. Pillow, J. N. G.; Halim, M.; Lupton, J. M.; Burn, P.
    L.; Samuel, I. D. W. Macromolecules 1999, 32, 5985.
    51. Lai, W. Y.; Zhu, R.; Fan, Q. L.; Hou, L. T.; Cao, Y.;
    Huang, W. Macromolecules 2006, 39, 3707.
    52. Shirota, Y. J. Mater. Chem. 2005, 15, 75.
    53. Markham, J. P. J.; Lo, S. C.; Magennis, S. W.; Burn, P.
    L.; Samuel, I. D. W. Appl. Phys. Lett. 2002, 80, 2645.
    54. Anthopoulos, T. D.; Markham J. P. J.; Namdas E. B.;
    Samuel I. D. W. Appl. Phys. Lett. 2003, 82, 4824.
    55. (a) Niu, Y.-H.; Tung, Y.-L.; Chi, Y.; Shu, C.-F.; Kim,
    J. H.; Chen, B.; Luo, J.; Carty, A. J.; Jen, A. K.-Y.
    Chem. Mater. 2005, 17, 3532. (b) Furuta, P. T.; Deng,
    L.; Garon, S.; Thompson, M. E.; Fréchet, J. M. J. J.
    Am. Chem. Soc. 2004, 126, 15388.
    56. (a) Hwang, G. T.; Kim, B. H. Org. Lett. 2004, 6, 2669.
    (b) Sivanandan, K.; Sandanaraj, B. S.; Thayumanavan, S.
    J. Org. Chem. 2004, 69, 2937.
    57. (a) Pan, J. F.; Zhu, W. H.; Li, S. F.; Xu, J.; Tian, H.
    Eur. J. Org. Chem. 2006, 986. (b) Pan, J. F.; Zhu, W.
    H.; Li, S. F.; Zeng, W. J.; Cao, Y.; Tian, H. Polymer
    2005, 46, 7658.
    58. Danel, K.; Huang, T.-H.; Lin, J. T.; Tao, Y.-T.; Chuen,
    C.-H. Chem. Mater. 2002, 14, 3860.
    59. (a) Wu, C.-C.; Wong, K.-T. Appl. Phys. Lett. 2002, 81,
    577. (b) Wong, K.-T.; Wu, C.-C. J. Am. Chem. Soc. 2002,
    124, 11576. (c) Wu, C.-C.; Wong, K.-T. J. Am. Chem.
    Soc. 2003, 125, 3710.
    60. Mitschke, U.; Bäuerle, P. J. Mater. Chem. 2000, 10,
    1471.
    61. Bert Verheyde ; Wim Dehaen, J. Org. Chem. 2001, 66,
    4062.
    62. Justin Thomas, K. R.; Lin, J. T.; Tao, Y.-T.; Ko, C.-W.
    Adv. Mater. 2000, 12, 1949.
    63. Malpass, R. J.; Hemmings, A. D. L.; Wallis, A.;
    Fletcher, R. S.; Patel, S. J. Chem. Soc. Perkin Trans.1
    2001, 1044.
    64. Thomas, K. R. J.; Thompson, A. L.; Sivakumar, A. V.;
    Bardeen, C. J.; Thayumanavan, S. J. Am. Chem. Soc.
    2005, 127, 373.
    65. Chung, S.-J.; Kim, K.-S.; Lin, T.-C.; He, G. S.;
    Swiatkiewicz, J.; Prasad, P. N. J. Phys. Chem. B 1999,
    103, 10741.
    66. Aikins, J. A.; Haurez, M.; Rizzo, J. R.; Van Hoeck, J.-
    P.; Brione, W.; Kestemont, J.-P.; Stevens, C.; Lemair,
    X.; Stephenson, G. A.; Marlot, E.; Forst, M.; Houpis,
    I. N. J. Org. Chem. 2005, 70, 4695.
    67. Miyaura, N.; Suzuki, A. Chem. Rev. 1995, 95, 2457.
    68. Berlman, I. B. Ed. Handbook of Fluorescence spectra of
    Aromatic Molecules, 2nd Ed., Academic Press: New York ,
    1971.
    69. Thelakkat, M.; Schmidt, H.-W. Adv. Mater. 1998, 10, 219.
    70. Gaussian 03, Revision D.02, Frisch, M. J.; Trucks, G.
    W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.;
    Cheeseman, J. R.; Montgomery, Jr., J. A.; Vreven, T.;
    Kudin, K. N.; Burant, J. C.; Millam, J. M.; Iyengar, S.
    S.; Tomasi, J.; Barone, V.; Mennucci, B.; Cossi, M.;
    Scalmani, G.; Rega, N.; Petersson, G. A.; Nakatsuji,
    H.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.;
    Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.;
    Kitao, O.; Nakai, H.; Klene, M.; Li, X.; Knox, J. E.;
    Hratchian, H. P.; Cross, J. B.; Bakken, V.; Adamo, C.;
    Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev,
    O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski,
    J. W.; Ayala, P. Y.; Morokuma, K.; Voth, G. A.;
    Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Zakrzewski, V. G.;
    Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Strain, M. C.; Farkas,
    O.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.;
    Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cui, Q.; Baboul, A. G.;
    Clifford, S.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Liu, G.;
    Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Martin, R.
    L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C.
    Y.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.;
    Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez, C.; and
    Pople, J. A. Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2004.
    71. Shen, W.-J.; Banumathy, B.; Chen, H.-H.; Chen, C. H.
    Proceedings of the International Display Manufacturing
    Conference and FPD Expo, Taipei, ROC, 18–21 February
    2003, p. 741.
    72. Lee, M.-T.; Chen, H.-H.; Liao, C.-H.; Tsai, C.-H. Appl.
    Phys. Lett. 2004, 85, 3301.
    73. Kan, Y.; Wang, L.; Duan, L.; Hu, Y.; Wu, G.; Qiua, Y.
    Appl. Phys. Lett. 2004, 84, 1513.

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