Three homopolymers (PFICY, PF4CY, and PF7CY) and two random copolymers (PFI CYEH41 and PFICYEH11), which have only fluorene units in the backbone, were synthesized by Ni(0)-mediated polymerization to lessen the excimer formation often observed in polyfluorenes.
All the homopolymers showed high thermal stability, and except PFICY, PF4CY and PF7CY were highly soluble towards common organic solvents. EL devices of a configuration ITO/PEDOT/polymer/LiF/Al were fabricated. PF4CY displayed green electroluminescence of an excimer emission with the maximum at 540 nm. However, PF7CY's EL spectrum showed pure blue light emission with the maximum emission at 433 nm with suppressed excimer formation. The CIE (Commision Internationale de I'Eclairage) coordinates of such emission were determined to be (0.18, 0.13) which makes PF7CY a promising blue-light-emitting polymer.
The solubility of the PFICYEH random copolymers was very much improved compared with the PFICY homopolymer. In addition, there was a significant increase in the glass-transition temperatures with the copolymers. Because of their high glass-transition temperatures, excimer emission was barely seen after thermal annealing. The PFICYEH random copolymers also showed pure blue light emission from the ITO/PEDOT/polymer/LiF/Al configuration EL devices with their maximum emission peaks at 425 nm. These polymers are also expected to be a good candidate as a bluelight-emitting polymer with their exceptionally high thermal stability as a polyfluorene.
폴리플루오렌 유도체들은 청색 발광 고분자로서 각광 받고 있지만 엑사이머 방출 때문에 문제시 되어 왔다. 그래서 본 연구에서는 주쇄의 고립을 통해 엑사이머 방출을 줄이고자 플루오렌의 C-9 위치에 다양한 길이의 알킬 체인으로 연결된 큰 싸이클로헥실기 도입을 하였다. 니켈 촉매를 이용하여 주쇄가 플루오렌만으로 이루어진 세 가지의 단일 중합체(PF1CY와 PF4CY, PF7CY)와 두 가지의 랜덤 공중합체(PF1CYEH41과 PF1CYEH11)를 합성하였다.
PF1CY는 플루오렌 단위에 가까이 위치한 싸이클로헥실기로 인해 비롯된 경직성(rigidity) 때문에 매우 나쁜 용해성을 보였다. 그래서 PF1CY에 관한 데이터는 모두 PF1CY 올리고머에 대한 것들이며 이 데이터들은 전형적인 플루오렌 올리고머의 특성을 보였다. PF4CY는 소자상에서 엑사이머에 의한 녹색 전기적 발광을 나타냈다. 폴리플루오렌에 있어서 이 정도 길이의 치환체는 엑사이머 발광을 막는데 충분치 못 한 것으로 판단된다. 반면, PF7CY는 응집 성질을 보이면서도 엑사이머 발광은 하지 않아 효과적인 청색 발광 고분자로서의 사용 가능성을 보여준다.
PF1CY의 고분자로서의 성질을 알아보기 위해 PF1CYEH 랜덤 공중합체를 역시 니켈 촉매를 이용해 합성하였다. 이 PF1CYEH 공중합체들은 높은 분자량을 가지면서 용해도도 높지만, 물리적인 측면에서 유리 전이 온도가 기존의 폴리플루오렌 유도체들에 비해 월등히 높은 장점을 보였다. 이러한 특성으로 인해 소자 안에서도 열안정성이 뛰어나 EL 스펙트라가 박막 PL 스펙트라와 거의 유사하게 나타났으며 발광 청색 또한 순수한 청색에 가까운 것으로 나타났다. PF1CYEH 랜덤 공중합체 합성 시 두 단량체 간의 비율을 조절함에 따라 용해도가 높고 열안정성이 뛰어나며 순수한 청색을 낼 수 있는 고분자를 얻을 수 있을 것으로 기대한다.
