有機(jī)高分子電致發(fā)光材料及器件課件

有機(jī)高分子電致發(fā)光材料及器件目錄2PLED材料最新研究進(jìn)展341電致發(fā)光器件發(fā)光原理電致化學(xué)發(fā)光材料(ELM)簡介有機(jī)高分子電致發(fā)光材料材料（PLED）ELD簡介PLED材料PLED最新進(jìn)展ELM簡介PLED西北工業(yè)大學(xué)NorthwesternPolytechnicalUniversityELD簡介PLED材料PLED最新進(jìn)展ELM簡介PLED電致發(fā)光:(electroluminescent，EL)：又稱電場發(fā)光，是通過加在兩電極的電

壓產(chǎn)生電場，被電場激發(fā)的電子碰擊發(fā)光中心，而引致電子在能級

間的躍遷、變化、復(fù)合導(dǎo)致發(fā)光的一種物理現(xiàn)象。分子內(nèi)光物理過程的Jablonski示意圖其中表S0示基態(tài)，基態(tài)是單線態(tài),S1表示第一激發(fā)單線態(tài)；S2表示第二激發(fā)單線態(tài)；T1表示最低三線態(tài)。與光物理過程關(guān)系密切的是S0，S1和T1這個3能態(tài)。當(dāng)一個分子在S0態(tài)受到光的輻射而被激發(fā)到激發(fā)態(tài)S1S2或更高能級,由于激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的,很容易以某種方式將吸收的能量釋放出來。熒光過程磷光過程振動弛豫西北工業(yè)大學(xué)NorthwesternPolytechnicalUniversityELD簡介PLED材料PLED最新進(jìn)展ELM簡介PLEDh*e*25%75%S1S0n1Flu.Phos.①載流子的注入：在外加電場的條件下,電子和空穴分別從陰極和陽極向有機(jī)功能薄膜層注入②載流子的遷移：注入的電子和空穴分別從電子傳輸層和空穴傳輸層向發(fā)光層遷移③載流子的復(fù)合：電子和空穴在發(fā)光層復(fù)合產(chǎn)生激子④激子的遷移：激子在電場作用下遷移,將能量傳遞給發(fā)光分子,并激發(fā)電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)⑤電致發(fā)光：激發(fā)態(tài)分子通過輻射失活,產(chǎn)生光子,釋放出能量。我們就可以觀察到電致發(fā)光現(xiàn)象,發(fā)射光的顏色是由激發(fā)態(tài)到基態(tài)的能級差所決定的西北工業(yè)大學(xué)NorthwesternPolytechnicalUniversityELD簡介PLED材料PLED最新進(jìn)展ELM簡介PLED有機(jī)電致變色材料無機(jī)電致變色材料過渡金屬氧化物：鈰、鉻、鈷、鎳、鐵、銥、猛、鉬、銠、鈦、鎢、釩、鈀等過渡族金屬氧化物小分子類：蒽化合物、芴類小分子、芳胺類材料、喹吖啶酮類、有機(jī)類硼類藍(lán)光材料聚合物類：聚對苯乙烯撐，聚噻吩，聚苯胺、和聚咔唑金屬配合物類：金屬酞菁類化合物和普魯士藍(lán)為代表西北工業(yè)大學(xué)NorthwesternPolytechnicalUniversityELD簡介PLED材料PLED最新進(jìn)展ELM簡介PLED18971960s19681987陰極射線管（CRT）利用高電壓在真空中加速電子轟擊發(fā)光屏上的熒光粉而實現(xiàn)發(fā)光的。優(yōu)點：亮度高、圖像質(zhì)量好缺點：體積笨重、功耗大、驅(qū)動電壓高、輻射強(qiáng)等平板顯示技術(shù)（FPD）具有重量輕、體積小、厚度薄、工作電壓低、功耗小、無輻射等優(yōu)點,已成為顯示技術(shù)發(fā)展的方向。液晶平板顯示技術(shù)（LCD）目前最成熟的平板顯示技術(shù)（喬治·海爾邁耶）；被動式發(fā)光、響應(yīng)速度慢、視角小、對比度和亮度受環(huán)境的影響大,在低溫下不能使用。同時,偏振片在顯示器中的使用影響其透過率有機(jī)電致發(fā)光二極管（OLED）（美籍華裔教授鄧青云）有機(jī)發(fā)光二極管由于其具有亮度高、響應(yīng)快、視角寬、工藝簡單、可柔性等優(yōu)點，響應(yīng)速度是液晶顯示速度的1000倍，屏幕厚度為其1/3.西北工業(yè)大學(xué)NorthwesternPolytechnicalUniversityELD簡介PLED材料PLED最新進(jìn)展ELM簡介PLED電致發(fā)光器件：一般采用夾層式三明治結(jié)構(gòu),即將有機(jī)層夾在兩電極之間,是由上下兩個電極和夾在其中的具有半導(dǎo)體性質(zhì)的有機(jī)薄膜層構(gòu)成。合理的器件結(jié)構(gòu)對提高發(fā)光器件的亮度,效率和穩(wěn)定性等方面起著至關(guān)重要的作用。西北工業(yè)大學(xué)NorthwesternPolytechnicalUniversityELD簡介PLED材料PLED最新進(jìn)展ELM簡介PLED有機(jī)電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)示意圖西北工業(yè)大學(xué)NorthwesternPolytechnicalUniversityELD簡介PLED材料PLED最新進(jìn)展ELM簡介PLED9陽極材料為了提高空穴的注入效率,陽極材料的功函數(shù)應(yīng)該盡可能的高,這樣可以降低空穴注入的能帶勢壘；并具有一定的透明性，如：透明導(dǎo)電聚合物，半透明金屬陰極材料為了有效注入電子,陰極需采用低功函金屬及其合金，并不易發(fā)生副反應(yīng)，所以人們采用合金材料代替單一金屬材料作為器件的陰極空穴傳輸材料在分子結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)為富電子體系,具有較強(qiáng)的給電子能力；具有較高的熱穩(wěn)定性，與陽極材料之間的勢壘小，空穴遷移率高，較小的電子親和能,有利于空穴注入，較低的電離能,對電子有阻擋作用。電子傳輸材料具有較低的電子親和勢,易于陰極注入電子，具有高的電子遷移率,從而有利于注入電子的傳輸，具有較高的激發(fā)態(tài)能級，成膜性和化學(xué)穩(wěn)定性好,不易結(jié)晶主要組成部分及作用ELD西北工業(yè)大學(xué)NorthwesternPolytechnicalUniversityELD簡介PLED材料PLED最新進(jìn)展ELM簡介PLED有機(jī)高分子電致光材料（PLED）自1990年劍橋大學(xué)研究人員首次報道了利用聚合物成功制備出有機(jī)電致發(fā)光器件以來,聚合物材料在世界范圍內(nèi)迅速成為研究的熱點。與無機(jī)材料的電致發(fā)光相比，高分子電致光材料具有許多優(yōu)越性:(1)有機(jī)材料可獲得在可見光譜范圍內(nèi)的全色發(fā)光;(2)可以直接用幾十伏甚至幾伏的直流低壓驅(qū)動，可以和集成電路直接相匹配;(3)有機(jī)電致發(fā)光器件制作工藝簡單，可以低成本制成超薄平板顯示器件．此外還具有低壓直流驅(qū)動、高亮度、高效率、響應(yīng)速度快，適合于動態(tài)圖像顯示以及易實現(xiàn)全彩色大面積顯示等優(yōu)點OLED與無機(jī)材料相比有機(jī)電致光材料（OLED）自從Tang等1987年研制出高亮度、高性能的有機(jī)電致發(fā)光材料與器件(OrganicLightEmitDiode，OLED)以來，有機(jī)電致發(fā)光器件引起了科學(xué)界的廣泛關(guān)注，被普遍認(rèn)為是新一代顯示技術(shù)中最具競爭力的技術(shù)之一．西北工業(yè)大學(xué)NorthwesternPolytechnicalUniversityELD簡介PLED材料PLED最新進(jìn)展ELM簡介PLED高量子效率的熒光磷光特性,發(fā)光范圍在400-700nm的可見光區(qū)域內(nèi)良好的成膜性,在幾十個納米厚的薄層中不產(chǎn)生針孔良好的半導(dǎo)體特性,即較高的導(dǎo)電率良好的熱穩(wěn)定性、光穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性有機(jī)電致發(fā)光材料必須滿足的要求西北工業(yè)大學(xué)NorthwesternPolytechnicalUniversityELD簡介PLED材料PLED最新進(jìn)展ELM簡介PLED具有化學(xué)修飾性強(qiáng)，選擇范圍廣，易于提純，有機(jī)染料熒光量子效率高，可以產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)、黃等各種顏色的發(fā)射峰優(yōu)點。但小分子普遍的結(jié)晶現(xiàn)象降低了有機(jī)薄膜電致發(fā)光器件的壽命。同時，有機(jī)小分子在有機(jī)電致發(fā)光材料的成膜方式主要靠真空蒸鍍。

.具有繞曲性，易加工成型，不易結(jié)晶，玻璃化溫度較高，熱穩(wěn)定性較好，同時鏈狀共軛有機(jī)高分子是一維結(jié)構(gòu)，其能帶系數(shù)值與可見光能量相當(dāng)。共軛鏈上電子與空穴的注入能形成自定域的激發(fā)態(tài)，可以有效地發(fā)生輻射衰變而電致發(fā)光。代表類材料有：聚苯撐乙烯類(PPVs)、聚芴類(PF)、聚噻吩類(PT)、聚對苯類(PPP)、聚乙炔類(PA)等Macro-molecule有機(jī)小分子電致發(fā)光材料Polymer有機(jī)高分子材料

有機(jī)電致光材料西北工業(yè)大學(xué)NorthwesternPolytechnicalUniversityELD簡介PLED材料PLED最新進(jìn)展ELM簡介PLEDVSPolymerMacro-molecule①

作為新型有機(jī)電致發(fā)光材料，高分子發(fā)光材料工作時不會有晶體析出,來源廣泛,②

可根據(jù)其用途的不同進(jìn)行分子設(shè)計.材料的電子結(jié)構(gòu)、發(fā)光顏色可以通過化學(xué)修飾的方法進(jìn)行調(diào)整.

③

高分子電致發(fā)光材料具有良好的機(jī)械加工性能,成膜性和穩(wěn)定性好,可以制作成可折疊卷曲的柔性器件,④

器件的啟動電壓較低、亮度與發(fā)光效率普遍較高;這些優(yōu)點使高分子材料成為具有良好商業(yè)前景的電致發(fā)光材料西北工業(yè)大學(xué)NorthwesternPolytechnicalUniversity

ELD簡介PLED材料PLED最新進(jìn)展ELM簡介PLED有機(jī)高分子電致發(fā)光材料123主鏈共軛高分子非主鏈共軛高分子材料的共軛度較短，電子云不是在整個聚合物分子的主鏈上移動，而是局限于側(cè)鏈的掛接發(fā)光片段內(nèi)。如：聚(N－乙烯基咔唑)，聚烷基硅烷，聚芴類高分子材料摻雜有機(jī)高分子電致發(fā)光材料共軛聚合物中存在由碳原子等的PZ軌道相互重排形成的大π鍵，具有與半導(dǎo)體相似的能帶結(jié)構(gòu)，可以用作有機(jī)發(fā)光器件的發(fā)光材料或空穴(電子)傳輸層。它包括聚對苯乙炔(PPV)﹑聚咔唑、聚蒽、聚苯撐(PPP)﹑聚烷基芴(PF)及其衍生物等

非主鏈共軛有機(jī)高分子電致發(fā)光材料摻雜是改變發(fā)光顏色，提高發(fā)光效率和壽命的一個重要手段，由于其制作簡便，目前得到了廣泛的應(yīng)用。摻雜需要有兩種材料，即摻雜主體基質(zhì)和客體功能材料。西北工業(yè)大學(xué)NorthwesternPolytechnicalUniversityELD簡介PLED材料PLED最新進(jìn)展ELM簡介PLED發(fā)光光譜發(fā)射光譜通常有兩種,即光致發(fā)光光譜(PL)和電致發(fā)光光譜(EL)。PL光譜是由光能激發(fā)的,而EL光譜則需要電能的激發(fā)。通過比較器件的光譜和不同載流子傳輸材料和發(fā)光材料的光譜,可以得出復(fù)合區(qū)的位置以及實際發(fā)光物質(zhì)等信息。一般說來,光譜分散范圍愈窄,其單色性愈好發(fā)光亮度電致發(fā)光亮度是衡量有機(jī)電致發(fā)光器件發(fā)光強(qiáng)度強(qiáng)弱的指標(biāo)。由于有機(jī)電致發(fā)光屬于電荷注入式發(fā)光,其電致發(fā)光亮度在低電流范圍內(nèi)與電流密度成正比發(fā)光效率發(fā)光效率是衡量器件性能的一個重要指標(biāo),常用能量效率和量子效率和流明效率來描述：量子效率是指輸出的光子數(shù)與注入的電子空穴對數(shù)之比；流明效率月,也叫光度效率,是發(fā)射的光通量以流明為單位與輸入的電功率之比發(fā)光壽命發(fā)光器件的壽命定義為,在一定電流條件下,亮度降低到初始亮度的50%所需的時間。對于投入市場的有機(jī)器件要求在連續(xù)操作下使用壽命達(dá)10000小時以上,儲存壽命要求5年P(guān)LED材料的性能參數(shù)西北工業(yè)大學(xué)NorthwesternPolytechnicalUniversityELD簡介PLED材料PLED最新進(jìn)展ELM簡介PLEDAngew.Chem.Int.Ed.2014,53,1048–1052

西北工業(yè)大學(xué)NorthwesternPolytechnicalUniversityELD簡介PLED材料PLED最新進(jìn)展ELM簡介PLEDJ.AM.CHEM.SOC.9VOL.131,NO.40,2009

西北工業(yè)大學(xué)NorthwesternPolytechnicalUniversityELD簡介PLED材料PLED最新進(jìn)展ELM簡介PLEDPolym.Chem.,2015,6,1180–1191

西北工業(yè)大學(xué)NorthwesternPolytechnicalUniversityELD簡介PLED材料PLED最新進(jìn)展ELM簡介PLEDOrganicElectronics15(2014)1598–1606

西北工業(yè)大學(xué)NorthwesternPolytechnicalUniversityELD簡介PLED材料PLED最新進(jìn)展ELM簡介PLEDMacromolecules