1 山西大同大学 微结构电磁功能材料省市共建山西省重点实验室， 山西 大同 037009
2 清华大学 化学系， 北京 100084
3 上海大学 新型显示技术及应用集成教育部重点实验室， 上海 200072
高性能蓝光磷光主体材料是实现高性能电致发光器件的重要因素之一。本文选取咔唑和二苯并［b，d］呋喃作为空穴传输基团和氰基苯基作为电子传输基团，通过合理的分子设计，制备了两例基于三取代苯衍生物的具有高三重态能级的新型双极性主体材料（材料1和2）。材料1和2在非极性或弱极性溶剂中具有强烈的蓝紫色荧光发射。研究发现，将氰基基团引入到苯环的不同位置可以有效地调节双极性主体材料的三重态能级（T1），特别是对于具有更高三重态能级的材料1，该化合物适用于制备高效蓝色磷光有机发光二极管（OLED）。此外，三取代分子设计策略还为双极性主体材料提供了有利于实现高性能有机电致发光的空间位阻效应。以材料1为主体的蓝色磷光OLED的峰值电流效率、功率效率和外量子效率分别达到31.53 cd/A、26.93 lm/W和16.17%。初步结果表明，三取代分子设计策略在设计用于蓝色电致发光的高性能主体材料方面具有巨大潜力。
双极性主体材料 蓝色电致发光 咔唑 二苯并［b，d］呋喃 有机发光二极管 bipolar host materials blue electroluminescence carbazole dibenzo［b，d］furan OLEDs
1 太原理工大学 新材料界面科学与工程教育部重点实验室, 山西 太原 030024
2 西北工业大学 宁波研究院, 浙江 宁波 315199
3 宁波诺丁汉大学 化学环境工程系, 浙江 宁波 315199
为提高有机发光二极管的发光效率, 设计合成了两种新的红光磷光双极性主体材料FC-CZ-PQZ和FC-BCz-PQZ, 两种材料均表现出优秀的光物理性能、较高热稳定能力和平衡的载流子传输能力, FC-BCz-PQZ表现最佳, 与FC-Cz-PQZ相比, FC-BCz-PQZ的热稳定能力更强、载流子传输平衡性更好。以FC-CZ-PQZ和FC-BCz-PQZ为主体, 制备了红色PhOLEDs, FC-BCz-PQZ表现出了较高的电致发光性能, 电流效率、功率效率和最大外量子效率分别为13.5 cd/A、14.2 lm/W 和 14.8%, 说明FC-BCz-PQZ有潜力成为红光PhOLED主体材料。
芴基咔唑 喹唑啉 红光PhOLEDs 双极性主体 fluorenylcarbazole quinazoline red PhOLEDs bipolar hosts
1 西北工业大学微电子学院, 西安
2 工业和信息化部电子第五研究所, 广州
科研人员通过不断研究和创新提出了多种光电忆阻结构来模拟生物体中的光突触, 以用于神经形态计算领域。其中, 有机光电忆阻器具有成本低、制备工艺简单、柔韧性高等特点, 渐渐成为该领域的研究热点, 吸引了越来越多研究者。传统PVK(聚乙烯基咔唑)有机光电忆阻器, 其功能层材料PVK具有优异的光伏性能和较高的空穴迁移率, 但是受限于有机物电阻转变机理不够明确、材料稳定性较差等原因存在稳定性差、可重复次数低等问题。文中在Al/PVK/W/Si结构的光电忆阻器基础上, 引入具有高稳定性、高电子迁移率的氧化锌功能层, 提高PVK光电忆阻器的相关性能。通过对制备得到的Al/PVK/ZnO/W/Si光电忆阻器进行详细测试, 并与传统Al/PVK/W/Si结构的光电忆阻器进行对比, 实验结果表明, 新结构的光电忆阻器稳定性显著提高, 可重复性增强。
光电忆阻器 聚乙烯基咔唑 氧化锌 电阻转变 photoelectric memristor polyvinylcarbazole zinc oxide resistance change
1 中南大学化学化工学院, 湖南 长沙 410083
2 湖南工学院材料与化学工程学院, 湖南 衡阳 421002
研究了一种含咔唑取代基喹啉铝(Alq3)衍生物的发光性能。 首先, 研究了溶剂对其发光性能的影响。 研究发现, 在不同溶剂体系中, Alq3衍生物在发光过程中均存在不同程度的能量传递； 但是, 溶剂影响Alq3衍生物的空间结构和电子结构, 进而影响能量传递效率, 导致激发光谱、 发射光谱、 荧光效率和荧光寿命均不相同。 其中, 甲苯起到能量传递桥梁的作用； 而DMF在一定程度上阻碍能量传递。 与DMF结构类似的DMA作为电子给体加入到Alq3衍生物溶液中, 也起到了类似作用。 另外, 研究不同金属离子对Alq3衍生物发光性能的影响发现, Fe3+和Cu2+可引起Alq3衍生物的荧光猝灭, 表明该Alq3衍生物可以作为多功能荧光传感材料。
喹啉铝 咔唑 溶剂效应 能量传递 金属离子 Aluminum quinolone Carbazole Solvent effect Energy transfer Metal ions 光谱学与光谱分析
2018, 38(4): 1290
1 天津理工大学 显示材料与光电器件教育部重点实验室, 天津 300384
2 天津理工大学材料科学与工程学院 天津市光电显示材料与器件重点实验室, 天津 300384
3 天津大学 化工学院, 天津 300072
4 中国电子科技集团第18研究所, 天津 300384
为了探究PVK对倒置平面异质结钙钛矿太阳能电池电子传输层的影响, 向电子传输层PCBM中添加了一种富电子的聚乙烯基咔唑(PVK)。采用原子力显微镜、PL光谱对薄膜进行了表征。实验结果表明: 少量PVK的添加提高了覆盖在钙钛矿薄膜上PCBM层的平整度。当PVK的添加质量分数为4%时得到最佳器件效率, 相比于纯PCBM作为电子传输层的器件, 器件效率由(5.11±0.14)% 提升到(9.08±0.46)%。当PVK的添加质量分数大于4%时, 粗糙度又趋于变大。PL光谱显示, 少量PVK的加入使钙钛矿/电子传输层薄膜的PL强度降低, 并使PL峰蓝移。研究表明: 向PCBM中掺杂适量PVK能够改善钙钛矿/电子传输层/Al的界面接触, 减少漏电流, 并能够减少钙钛矿表面陷阱和晶界缺陷, 减少电荷复合, 从而提高了器件性能。
钙钛矿 掺杂 界面工程 聚乙烯基咔唑 缺陷 perovskite solar cells doping interface engineering poly(n-vinylcarbazole) trap states
安徽大学化学化工学院 安徽省绿色高分子材料重点实验室,安徽 合肥230601
以3-溴代-N-丁基咔唑和4-苯基-3-氨基硫脲为原料,合成了一种新型含咔唑基的硫脲席夫碱L,使用紫外-可见光谱、荧光光谱、核磁氢谱以及质谱等对其成分结构、离子识别性能、识别模式进行了研究。结果表明: L对Hg2+和Ag+具有快速响应的可视化选择性识别。当Hg2+或Ag+加入后,L溶液的颜色由无色立刻变为黄色;同时,L溶液中加入Hg2+和Ag+后,荧光光谱有不同变化,且其他离子的存在并不干扰L对Hg2+和Ag+的选择性识别。研究还发现,L对Hg2+和Ag+的荧光识别模式不同: 加入Ag+后,L与Ag+生成了配合物,发生荧光猝灭;加入Hg2+后,L先与Hg2+络合发生荧光猝灭,然后脱去HgS。
咔唑 硫脲 席夫碱 离子识别 carbazole thiourea Schiff base ions recognition
1 北京交通大学 光波技术研究所, 全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
2 中央民族大学 理学院, 北京 100081
3 忻州师范学院化学系, 山西 忻州 034000
以咔唑为电子供体, 苯并噻唑为电子受体, 合成了两种新型咔唑-苯并噻唑衍生物3-(2-苯并噻唑-2-基乙烯基)-N-乙基咔唑和3,6-二(2-苯并噻唑-2-基乙烯基)-N-乙基咔唑, 通过核磁共振和分光光度计对其结构进行表征.利用刮刀法制备质量分数为4%的衍生物/聚酰亚胺的复合薄膜.采用透射光谱法和单光束Z-扫描技术分别测试了衍生物的线性和三阶非线性光学特性. Z扫描实验结果表明3-(2-苯并噻唑-2-基乙烯基)-N-乙基咔唑薄膜的非线性吸收系数和非线性折射系数分别为β1=－2.118 9×10－10 cm/W、r1=2.285 2×10－14 cm2/W, 具有反饱和吸收特性和自聚焦效应;同时3,6-二(2-苯并噻唑-2-基乙烯基)-N-乙基咔唑薄膜的非线性吸收系数与非线性折射系数分别为β2=－1.275 6×10－9 cm/W、r2=－7.039 9×10－14 cm2/W, 具有反饱和吸收特性和自散焦效应.
电子供体-受体 咔唑 苯并噻唑 有机薄膜 透射光谱法 Z扫描技术 三阶非线性光学特性 Electron donor-acceptor Carbazole Benzothiazole Organic thin film Transmission spectrum method Z-scan technique Third-order nonlinear optical property
1 海军航空工程学院, 烟台264001
2 山东省烟台市莱山区林业局, 烟台264000
3 中国科学院烟台海岸带研究所, 烟台 264003
4 南京师范大学化学与材料科学学院, 南京210046
采用密度泛函理论(DFT)对7-(3,6-二硝基-N-p-乙烯基苯基咔唑)香豆素分子做理论研究。用B3LYP/6-31G(d, p)对其几何结构进行优化, 得到其最稳定构型及能量。在优化结构的基础上, 对其进行频率分析得到了分子的红外光谱和拉曼光谱, 并对谱线中的各峰值做了具体指认, 同时也得到了分子的最高占据轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)能隙为2.150 eV。利用含时密度泛函理论(TDDFT)对该分子的激发态进行计算, 得到最低十个跃迁允许的单激发态。对前线分子轨道最高占据轨道和最低空轨道分析得到, C-C原子之间形成了离域π键。研究结果表明: 7-(3,6-二硝基-N-p-乙烯基苯基咔唑)香豆素是一种良好的有机半导体材料, 并具有很好的发光性能。
咔唑 香豆素 密度泛函理论(DFT) 红外光谱 拉曼光谱 激发态 carbazole coumarin Density Functional Theory (DFT) infrared spectra Raman spectra excited state
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳621900
2 西南科技大学-中国工程物理研究院激光聚变研究中心极端条件物质特性联合实验室, 四川 绵阳621010
3 西南科技大学材料科学与工程学院四川省非金属复合与功能材料重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地&极端条件物质特性实验室, 四川 绵阳621900
4 西南科技大学理学院, 四川 绵阳621900
以不同比例的重氮盐分别与聚双(N-羟基己氧基咔唑)磷腈(P-1)进行偶合反应, 得到了一组以咔唑和对硝基偶氮咔唑为官能团的双功能型光折变聚合物P-2, P-3和P-4, 用31P NMR, 1H NMR, IR, TG, DSC和UV-Vis光谱对该组聚合物进行表征和分析, 以325 nm的激发波长对P-1, P-2, P-3和P-4进行固体荧光稳态发射光谱的测试。 结果表明, 该组聚合物具有良好的热稳定性(Td≈300 ℃)和较低的玻璃化温度(Tg≈30~40 ℃), P-1具有良好的荧光活性, 硝基的引入, 导致P-2, P-3和P-4的荧光发生不同程度的猝灭, 咔唑与对硝基偶氮咔唑的数量及其空间分布排列的都会对其荧光性能产生影响。
咔唑 聚磷腈 光折变 光致发光 猝灭 Carbazole Polyphosphazenes Photorefractive Photoluminescence Quenching
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 西南科技大学-中国工程物理研究院激光聚变研究中心极端条件物质特性联合实验室, 四川 绵阳 621010
3 西南科技大学 材料科学与工程学院, 四川 绵阳 621010
4 西南科技大学 理学院, 四川 绵阳 621010
聚二氯磷腈(PDCP)与N-(6-羟基己基)咔唑发生亲核取代, 得到了热稳定性良好(约290 ℃)、玻璃化温度较低(约36 ℃)的光电导材料聚双(6-咔唑基己氧基)磷腈。稳态荧光光谱表明, N-(6-羟基己基)咔唑和聚双(6-咔唑基己氧基)磷腈的荧光发射最大波长分别在410 nm和393 nm, 其荧光强度相比于咔唑的最大波长420 nm依次减弱并发生蓝移;瞬态荧光光谱表明聚磷腈的线型主链结构和孤立的dπ-pπ杂化轨道体系导致其空间位阻增大, 破坏了原有的共轭体系, 使聚双(6-咔唑基己氧基)磷腈在不同发射波长下的荧光寿命普遍减小。
咔唑 聚磷腈 热性能 固体荧光 荧光寿命 carbazole polyphosphazenes thermal property solid fluorescence fluorescence lifetime
