激發(fā)態(tài)與電致發(fā)光高分子

1、6 激發(fā)態(tài)與電致發(fā)光高分子激發(fā)態(tài)與電致發(fā)光高分子 Outline 電致發(fā)光高分子材料電致發(fā)光高分子材料 Electroluminescent Polymer Materials 聚合物發(fā)光二極管聚合物發(fā)光二極管 polymer light-emitting diode (PLED) 電致變色高分子材料電致變色高分子材料 Electrochromic Polymer Materials 高分子駐極體高分子駐極體 Polymeric Electret歷史歷史機(jī)理機(jī)理優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成制備制備1977本征導(dǎo)電高分子本征導(dǎo)電高分子 Discovery of inherent conductive

2、 polymers1990s 聚對苯乙炔的聚對苯乙炔的電致發(fā)光現(xiàn)象電致發(fā)光現(xiàn)象 Poly(p-phenylenevinylene) (PPV): first conjugated polymer exhibiting electroluminescence Late 1990s 發(fā)現(xiàn)發(fā)藍(lán)光的材料，全顯示成為可能發(fā)現(xiàn)發(fā)藍(lán)光的材料，全顯示成為可能 Development of blue emitting polymer materials Full color display became possible一、電致發(fā)光高分子的歷史一、電致發(fā)光高分子的歷史二、與發(fā)光機(jī)理相關(guān)的基本概念二、與發(fā)光機(jī)理相

3、關(guān)的基本概念u 載流子載流子u 激子激子u 單線態(tài)與三線態(tài)單線態(tài)與三線態(tài)u 磷光和熒光磷光和熒光u 電致發(fā)光的量子效率電致發(fā)光的量子效率u 載流子注入效率載流子注入效率u 載流子載流子空穴和電子空穴和電子u 激子激子處于激發(fā)態(tài)能級上的處于激發(fā)態(tài)能級上的電子電子與處于價帶的與處于價帶的空穴空穴通過靜電作用通過靜電作用結(jié)合形成結(jié)合形成的的高能態(tài)中性離子高能態(tài)中性離子。基態(tài)與激發(fā)態(tài)基態(tài)與激發(fā)態(tài)u 基態(tài)基態(tài)電子都處于盡可能低的能量狀態(tài)，電子都處于盡可能低的能量狀態(tài)，同一同一能級盡量分占不同的軌道且自旋方向相同，在能級盡量分占不同的軌道且自旋方向相同，在同 一 軌 道 成 對 排 布 時 自 旋 方 向

4、 要 相 反同 一 軌 道 成 對 排 布 時 自 旋 方 向 要 相 反 。u 要使電子從低能軌道躍遷到高能軌道，必須供要使電子從低能軌道躍遷到高能軌道，必須供給能量。如果能量能滿足電子所需能量時，電給能量。如果能量能滿足電子所需能量時，電子便有可能從能量較低的軌道進(jìn)入能量較高的子便有可能從能量較低的軌道進(jìn)入能量較高的軌道，這叫軌道，這叫電子的躍遷電子的躍遷。單線態(tài)與三線態(tài)單線態(tài)與三線態(tài)u如圖所示的（如圖所示的（2），此），此時分子的電子排布違時分子的電子排布違反了兩條排布原則，反了兩條排布原則，處 于 單 線 激 發(fā) 態(tài) 。處 于 單 線 激 發(fā) 態(tài) 。u如圖所示的（如圖所示的（3），此）

5、，此時分子的電子排布違時分子的電子排布違反了一條排布原則，反了一條排布原則，處 于 三 線 激 發(fā) 態(tài) 。處 于 三 線 激 發(fā) 態(tài) 。激發(fā)激發(fā)熒光熒光非光非光 耗散耗散磷光磷光單線單線激發(fā)激發(fā)態(tài)態(tài)三線激發(fā)態(tài)三線激發(fā)態(tài)電致發(fā)光材料中的能量傳輸電致發(fā)光材料中的能量傳輸基態(tài)基態(tài)磷光及熒光磷光及熒光u 物質(zhì)受到外來光線、電子、高能粒子的照射時，就會物質(zhì)受到外來光線、電子、高能粒子的照射時，就會發(fā)光如果照射引起物質(zhì)原子外層電子擾動，電子受發(fā)光如果照射引起物質(zhì)原子外層電子擾動，電子受激后向低能級躍遷，就可發(fā)射包括紅外線、紫外線和激后向低能級躍遷，就可發(fā)射包括紅外線、紫外線和可見光。可見光。u 當(dāng)照射停止

6、后，發(fā)光仍能持續(xù)一段時間，余輝在當(dāng)照射停止后，發(fā)光仍能持續(xù)一段時間，余輝在1010秒以上的稱秒以上的稱磷光磷光。余輝在。余輝在10 10 秒以下的稱秒以下的稱熒光熒光。u 電致發(fā)光中磷光并不明顯，熒光構(gòu)成發(fā)光的主體。電致發(fā)光中磷光并不明顯，熒光構(gòu)成發(fā)光的主體。 熒光和磷光都是電子從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)的電磁輻熒光和磷光都是電子從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)的電磁輻射（發(fā)光）現(xiàn)象。通常指壽命短的（射（發(fā)光）現(xiàn)象。通常指壽命短的（107-108秒）為熒光，中斷供能，立即停止發(fā)光，而壽命秒）為熒光，中斷供能，立即停止發(fā)光，而壽命長的為磷光，中斷供能仍能持續(xù)發(fā)光。長的為磷光，中斷供能仍能持續(xù)發(fā)光。 供能方式有供能方式有：

7、 （1）光頻發(fā)射（光致發(fā)光）；）光頻發(fā)射（光致發(fā)光）； （2）陰極射線、）陰極射線、X-射線及其它高能粒子的輻射；射線及其它高能粒子的輻射； （3）電場引發(fā)的場致發(fā)光（）電場引發(fā)的場致發(fā)光（材料？材料？） 家用日光燈的玻璃管內(nèi)涂有鹵磷酸鈣家用日光燈的玻璃管內(nèi)涂有鹵磷酸鈣Ca5(PO4)3(F,Cl): Sb3+,Mn2+螢光粉，在汞蒸螢光粉，在汞蒸汽機(jī)輝光放電產(chǎn)生的紫外線照射下放出較寬波長汽機(jī)輝光放電產(chǎn)生的紫外線照射下放出較寬波長的可見光。（早期）彩色電視顯象管使用的熒光的可見光。（早期）彩色電視顯象管使用的熒光粉是粉是Zn1-xCdx:AgCl，當(dāng)時發(fā)紅色熒光。，當(dāng)時發(fā)紅色熒光。u 電致發(fā)光

8、的量子效率電致發(fā)光的量子效率發(fā)出熒光的能量與與激發(fā)過程總能量的比值u 載流子注入效率載流子注入效率正負(fù)極注入載流子的有效程度，與正負(fù)極材料有關(guān)。應(yīng)選用高功函的陽極材高功函的陽極材料和低功函的陰極材料料和低功函的陰極材料。u 功函是指在功函是指在0K從樣品中移走一個電子所需要的從樣品中移走一個電子所需要的最小能量最小能量聚合物電致發(fā)光機(jī)理1. 載流子的注入載流子的注入從陰極和陽極注入從陰極和陽極注入2. 載流子的載流子的遷移電子遷移電子和和空穴空穴分別向分別向發(fā)光層遷移發(fā)光層遷移3. 載流子的載流子的空穴空穴和和遷移電子遷移電子在發(fā)光層中相遇復(fù)合并在發(fā)光層中相遇復(fù)合并產(chǎn)生激子產(chǎn)生激子4. 激子將

9、能量傳遞給發(fā)光分子并激發(fā)電子從基態(tài)躍激子將能量傳遞給發(fā)光分子并激發(fā)電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)遷到激發(fā)態(tài)5. 電致發(fā)光激發(fā)態(tài)能量電致發(fā)光激發(fā)態(tài)能量通過輻射耗散產(chǎn)生光子通過輻射耗散產(chǎn)生光子釋放釋放出光能出光能從負(fù)極注入的電子與從正極注入的空穴復(fù)合成從負(fù)極注入的電子與從正極注入的空穴復(fù)合成激子，激子從高能態(tài)回到低能態(tài)，發(fā)出熒光激子，激子從高能態(tài)回到低能態(tài)，發(fā)出熒光發(fā)光機(jī)理發(fā)光機(jī)理Mechanism of light emitting優(yōu)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)純正的紅綠藍(lán)顯色實(shí)現(xiàn)全譜帶發(fā)光優(yōu)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)純正的紅綠藍(lán)顯色實(shí)現(xiàn)全譜帶發(fā)光Pure red, green, and blue emissionAchieve a f

10、ull color display低壓驅(qū)動，低壓驅(qū)動，超薄超輕，超薄超輕，制作簡單制作簡單響應(yīng)速度快響應(yīng)速度快高分子發(fā)光材料均含有共軛結(jié)構(gòu)( 發(fā)光基團(tuán)) ，以實(shí)現(xiàn)其發(fā)光。為達(dá)到較好的EL 效果，對高分子材料有一些基本要求:(1)在在400750nm 的可見光區(qū)域內(nèi)具有較高的熒的可見光區(qū)域內(nèi)具有較高的熒光量子效率光量子效率(2 ) 具有較好的熱、光和電穩(wěn)定性具有較好的熱、光和電穩(wěn)定性;(3) 好的非晶相穩(wěn)定性和成膜能力，其厚度能控制在好的非晶相穩(wěn)定性和成膜能力，其厚度能控制在十到幾百納米之間，在幾十個納米范圍內(nèi)的薄膜不會十到幾百納米之間，在幾十個納米范圍內(nèi)的薄膜不會產(chǎn)生針孔產(chǎn)生針孔(4) 分子中

11、沒有或很少有結(jié)構(gòu)缺陷分子中沒有或很少有結(jié)構(gòu)缺陷;(5) 具有良好的半導(dǎo)體特性，或傳輸電子或傳輸具有良好的半導(dǎo)體特性，或傳輸電子或傳輸空穴或兩者都傳輸空穴或兩者都傳輸;(6 ) 最高占有軌道最高占有軌道(HOMO) 和最低未占有軌道和最低未占有軌道( LUMO) 能級與電極材料的功函數(shù)匹配。能級與電極材料的功函數(shù)匹配。聚集態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在高分子發(fā)光材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)踐在高分子發(fā)光材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)踐中，很多預(yù)期有很好性能的聚合物其電中，很多預(yù)期有很好性能的聚合物其電致發(fā)光器件性能并不佳，這往往是由于致發(fā)光器件性能并不佳，這往往是由于其高層次結(jié)構(gòu)其高層次結(jié)構(gòu)聚集態(tài)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致部分聚集態(tài)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致部分高分子在單

12、分子結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)勢無法體高分子在單分子結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)勢無法體現(xiàn)出來。現(xiàn)出來。如圖如圖6 所示，具有不同鏈構(gòu)象的高分子成膜后，形所示，具有不同鏈構(gòu)象的高分子成膜后，形成具有各種類型的聚集態(tài)微區(qū)結(jié)構(gòu)，這些成具有各種類型的聚集態(tài)微區(qū)結(jié)構(gòu)，這些聚集態(tài)結(jié)聚集態(tài)結(jié)構(gòu)也是器件性能的決定性因素之一構(gòu)也是器件性能的決定性因素之一。高分子材料的單分子結(jié)構(gòu)、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)與器件性能的關(guān)系高分子材料的單分子結(jié)構(gòu)、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)與器件性能的關(guān)系聚集態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個熱點(diǎn)：因此，需要對高分子發(fā)光材料進(jìn)行因此，需要對高分子發(fā)光材料進(jìn)行聚集態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)聚集態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以便，以便控制成膜后材料的聚集態(tài)，達(dá)到調(diào)控其器件性能的目的。控制成膜后材

13、料的聚集態(tài)，達(dá)到調(diào)控其器件性能的目的。1. 聚芴的綠光發(fā)射聚芴的綠光發(fā)射有一種觀點(diǎn)認(rèn)為是分子間聚集導(dǎo)致有一種觀點(diǎn)認(rèn)為是分子間聚集導(dǎo)致激基締合物發(fā)光，并由此理論設(shè)計(jì)和制備了多種能激基締合物發(fā)光，并由此理論設(shè)計(jì)和制備了多種能降低或消除分子間聚集的高分子發(fā)光材料，如螺旋降低或消除分子間聚集的高分子發(fā)光材料，如螺旋芴、多臂芴、超支化芴、芴的共聚物等。芴、多臂芴、超支化芴、芴的共聚物等。2. Tang 等發(fā)現(xiàn)了等發(fā)現(xiàn)了聚集增強(qiáng)發(fā)光聚集增強(qiáng)發(fā)光( aggregation induced emission，AIE) 的現(xiàn)象的現(xiàn)象，并認(rèn)為該現(xiàn)象，并認(rèn)為該現(xiàn)象是由于分子的聚集限制了分子內(nèi)有關(guān)基團(tuán)的振是由于分子的

14、聚集限制了分子內(nèi)有關(guān)基團(tuán)的振動和轉(zhuǎn)動，從而降低了非輻射躍遷，使得熒光動和轉(zhuǎn)動，從而降低了非輻射躍遷，使得熒光發(fā)射增強(qiáng)。發(fā)射增強(qiáng)。3. Li 和和Huang 等認(rèn)為等認(rèn)為聚集增強(qiáng)磷光聚集增強(qiáng)磷光( aggregation-induced phosphorescent emission，AIPE)可由分子可由分子堆積導(dǎo)致不發(fā)光的輔助配體堆積導(dǎo)致不發(fā)光的輔助配體( LX) 向金屬配體配體向金屬配體配體電荷轉(zhuǎn)移電荷轉(zhuǎn)移(MLLCT) 而引起發(fā)光增強(qiáng)而引起發(fā)光增強(qiáng)。具有。具有AIE 效效應(yīng)的高分子目前也有了較多的報道，一般是通過將應(yīng)的高分子目前也有了較多的報道，一般是通過將具有具有AIE 效應(yīng)的分子效應(yīng)

15、的分子( 如如silole、二芳烯等、二芳烯等)引入高分引入高分子體系中獲得子體系中獲得常見的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式主要有以下幾種：1 染料摻雜2 納米結(jié)構(gòu)3.液晶結(jié)構(gòu)4 芳環(huán)堆積超分子發(fā)光1 染料摻雜 將具有強(qiáng)熒光性的小分子染料以共混方式摻雜將具有強(qiáng)熒光性的小分子染料以共混方式摻雜到共軛高分子體系到共軛高分子體系，F(xiàn)orrest通過對通過對 能量轉(zhuǎn)移的調(diào)節(jié)，能量轉(zhuǎn)移的調(diào)節(jié)，可使材料發(fā)光波段轉(zhuǎn)移。可使材料發(fā)光波段轉(zhuǎn)移。 這種方法已經(jīng)成為調(diào)節(jié)材料最大發(fā)光波長和有這種方法已經(jīng)成為調(diào)節(jié)材料最大發(fā)光波長和有機(jī)發(fā)光器件發(fā)光性能的一種有效手段。機(jī)發(fā)光器件發(fā)光性能的一種有效手段。例子 Forrest 等采用染料

16、摻雜的方式獲得了高效和等采用染料摻雜的方式獲得了高效和高色穩(wěn)定性的白光器件，外量子效率達(dá)到高色穩(wěn)定性的白光器件，外量子效率達(dá)到(18. 7 0. 5)% ，具體的設(shè)計(jì)思想是，具體的設(shè)計(jì)思想是:主體材料產(chǎn)生激子，主體材料產(chǎn)生激子，單線態(tài)激子馬上向藍(lán)光染料轉(zhuǎn)移發(fā)出藍(lán)光，三線單線態(tài)激子馬上向藍(lán)光染料轉(zhuǎn)移發(fā)出藍(lán)光，三線態(tài)激子向紅光和綠光染料轉(zhuǎn)移發(fā)出紅光和綠光，態(tài)激子向紅光和綠光染料轉(zhuǎn)移發(fā)出紅光和綠光，3 種顏色一起組成白光。種顏色一起組成白光。2 納米結(jié)構(gòu) 在具有納米結(jié)構(gòu)的有機(jī)光電材料方面，在具有納米結(jié)構(gòu)的有機(jī)光電材料方面，研究研究工作集中在：工作集中在： 發(fā)展制備方法發(fā)展制備方法 研究形成過程研究形

17、成過程 控制納米尺寸控制納米尺寸 揭示納米效應(yīng)與特性揭示納米效應(yīng)與特性途徑： 一般采用具有一維、二維和三維結(jié)構(gòu)的共軛分一般采用具有一維、二維和三維結(jié)構(gòu)的共軛分子，通過子，通過- 相互作用、氫鍵和范德華力等非共價相互作用、氫鍵和范德華力等非共價相互作用構(gòu)造納米粒子、納米導(dǎo)線和納米纖維等，相互作用構(gòu)造納米粒子、納米導(dǎo)線和納米纖維等，研究它們的光物理性能的納米效應(yīng)和它們在納米光研究它們的光物理性能的納米效應(yīng)和它們在納米光電器件方面的應(yīng)用。電器件方面的應(yīng)用。例子 Mllen等和等和Roncali 等合成了等合成了三維的具有能量三維的具有能量梯度的納米分子梯度的納米分子，在納米尺寸實(shí)現(xiàn)了對能量的定向，在

18、納米尺寸實(shí)現(xiàn)了對能量的定向傳遞和收集，并對它們的納米結(jié)構(gòu)構(gòu)筑和相關(guān)性質(zhì)傳遞和收集，并對它們的納米結(jié)構(gòu)構(gòu)筑和相關(guān)性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)研究進(jìn)行了系統(tǒng)研究:具有不同粒徑和形狀的有機(jī)納米粒具有不同粒徑和形狀的有機(jī)納米粒子的光物理性能和無機(jī)納米粒子一樣，也存在明顯子的光物理性能和無機(jī)納米粒子一樣，也存在明顯的的尺寸效應(yīng)尺寸效應(yīng)( 如激子的限域效應(yīng)如激子的限域效應(yīng))例子1. 當(dāng)聚噻吩薄膜晶體的尺寸由當(dāng)聚噻吩薄膜晶體的尺寸由10nm 增大到增大到30nm 時，時，遷移率遷移率由由10 5 cm2 /(Vs) 提高到提高到10 2 cm2 / ( Vs) 數(shù)量級數(shù)量級;2. 通過酞菁衍生物的弱外延生長，可以獲得通過

19、酞菁衍生物的弱外延生長，可以獲得納米結(jié)納米結(jié)晶纖維高度規(guī)整排列的納米結(jié)構(gòu)薄膜晶纖維高度規(guī)整排列的納米結(jié)構(gòu)薄膜，使遷移率提，使遷移率提高一個數(shù)量級，高一個數(shù)量級，達(dá)到非晶硅器件的水平達(dá)到非晶硅器件的水平;3. 含手性側(cè)鏈的聚苯乙炔含手性側(cè)鏈的聚苯乙炔( PPE) 聚合物可以形成具聚合物可以形成具有螺旋帶狀納米結(jié)構(gòu)的薄膜，顯示有螺旋帶狀納米結(jié)構(gòu)的薄膜，顯示超強(qiáng)的光學(xué)活性超強(qiáng)的光學(xué)活性。3.液晶結(jié)構(gòu) 含液晶結(jié)構(gòu)的高分子發(fā)光材料兼有液晶和共軛含液晶結(jié)構(gòu)的高分子發(fā)光材料兼有液晶和共軛聚合物的雙重特性，集液晶型和發(fā)光性于一身，聚合物的雙重特性，集液晶型和發(fā)光性于一身，具具有獨(dú)特的長程有序性、光學(xué)各向異性等

20、，可用于制有獨(dú)特的長程有序性、光學(xué)各向異性等，可用于制備具有偏振發(fā)光性和發(fā)光視角可控的新型發(fā)光器件備具有偏振發(fā)光性和發(fā)光視角可控的新型發(fā)光器件，并且其分子排列的各向異性可導(dǎo)致材料電荷傳輸?shù)牟⑶移浞肿优帕械母飨虍愋钥蓪?dǎo)致材料電荷傳輸?shù)母飨虍愋?，在信息顯示方面具有良好的應(yīng)用前景和各向異性，在信息顯示方面具有良好的應(yīng)用前景和實(shí)用價值。實(shí)用價值。例子：1. Peeters 等報道手性的等報道手性的PPV 具有圓偏振的電致具有圓偏振的電致發(fā)光。發(fā)光。2. Oda 等發(fā)現(xiàn)主鏈液晶的手性基團(tuán)取代的聚芴具等發(fā)現(xiàn)主鏈液晶的手性基團(tuán)取代的聚芴具有高圓偏振度的電致發(fā)光。有高圓偏振度的電致發(fā)光。4 芳環(huán)堆積超分子發(fā)光

21、 通常情況下當(dāng)兩芳環(huán)平行或近似平行排列時，通常情況下當(dāng)兩芳環(huán)平行或近似平行排列時，由于芳環(huán)上大由于芳環(huán)上大 電子相互排斥的緣故，相鄰芳環(huán)平電子相互排斥的緣故，相鄰芳環(huán)平面間距約為面間距約為0. 37nm，此為芳環(huán)的范德華厚度。，此為芳環(huán)的范德華厚度。 但是現(xiàn)代晶體結(jié)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn)，很多情況下平行芳但是現(xiàn)代晶體結(jié)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn)，很多情況下平行芳環(huán)的間距顯著小于環(huán)的間距顯著小于0. 37nm，這種現(xiàn)象稱為芳環(huán)近距，這種現(xiàn)象稱為芳環(huán)近距離堆積，簡稱離堆積，簡稱芳環(huán)堆積芳環(huán)堆積( aromatic stacking，- 堆堆疊疊) 。芳環(huán)堆積的意義芳環(huán)堆積的意義 芳環(huán)堆積芳環(huán)堆積的存在在化學(xué)、材料和生命體系中

22、的重的存在在化學(xué)、材料和生命體系中的重要作用以及表現(xiàn)出的特殊性質(zhì)，對于芳環(huán)堆積本質(zhì)及要作用以及表現(xiàn)出的特殊性質(zhì)，對于芳環(huán)堆積本質(zhì)及其物理化學(xué)性質(zhì)的研究和應(yīng)用，其物理化學(xué)性質(zhì)的研究和應(yīng)用，一方面一方面表現(xiàn)在將有助表現(xiàn)在將有助于解釋一些重要的過程于解釋一些重要的過程( 如光合作用、物質(zhì)傳輸、信如光合作用、物質(zhì)傳輸、信號傳遞、能量轉(zhuǎn)化號傳遞、能量轉(zhuǎn)化) 的作用機(jī)理，的作用機(jī)理，另一方面另一方面可以用于可以用于設(shè)計(jì)具有特殊物理化學(xué)性質(zhì)的新型功能材料。設(shè)計(jì)具有特殊物理化學(xué)性質(zhì)的新型功能材料。具有具有- 堆疊堆疊( 芳環(huán)堆積芳環(huán)堆積) 的聚合物是一類的聚合物是一類新型的光電材料，與傳統(tǒng)的共軛聚合物相新型的

23、光電材料，與傳統(tǒng)的共軛聚合物相比有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)比有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn):(1) 共軛長度短、不易被還原和氧化、穩(wěn)定性好共軛長度短、不易被還原和氧化、穩(wěn)定性好;(2) 超共軛結(jié)構(gòu)缺陷少超共軛結(jié)構(gòu)缺陷少，因?yàn)槌肿庸曹椌酆衔锏模驗(yàn)槌肿庸曹椌酆衔锏摹肮曹椆曹棥辨準(zhǔn)亲越M裝形成的，沒有參加自組裝的芳環(huán)鏈?zhǔn)亲越M裝形成的，沒有參加自組裝的芳環(huán)結(jié)構(gòu)對光電性能影響很小，而在傳統(tǒng)共軛聚合物中的結(jié)構(gòu)對光電性能影響很小，而在傳統(tǒng)共軛聚合物中的結(jié)構(gòu)缺陷對光電性能有顯著影響結(jié)構(gòu)缺陷對光電性能有顯著影響;(3 ) 智能化高、對外界變化敏感智能化高、對外界變化敏感，由于超分子共軛聚合，由于超分子共軛聚合物中的功能單元是以可逆而有

24、方向性的非共價鍵相互物中的功能單元是以可逆而有方向性的非共價鍵相互作用結(jié)合，外界環(huán)境微小的變化就會導(dǎo)致該種弱作用作用結(jié)合，外界環(huán)境微小的變化就會導(dǎo)致該種弱作用力自組裝體系的重大變化，表現(xiàn)出功能單元性能的顯力自組裝體系的重大變化，表現(xiàn)出功能單元性能的顯著變化著變化;(4) 可以可以形成多維可控的共軛結(jié)構(gòu)功能材料形成多維可控的共軛結(jié)構(gòu)功能材料。研究比較多的具有分子內(nèi)芳環(huán)堆積的高分子光電材料是聚苯并亞甲基環(huán)戊二烯( PDBF) PDBF 的分子結(jié)構(gòu)可以看成是的分子結(jié)構(gòu)可以看成是芴芴( 在在9 位位) 和亞甲基的交替共聚和亞甲基的交替共聚物物，其，其分子構(gòu)象無論在溶液中還是固態(tài)都是處于分子構(gòu)象無論在溶

25、液中還是固態(tài)都是處于- 堆疊的超分堆疊的超分子共軛狀態(tài)子共軛狀態(tài)，共軛長度約為，共軛長度約為5 個芴鏈節(jié)單元，在四氫呋喃中的吸個芴鏈節(jié)單元，在四氫呋喃中的吸收光譜隨鏈長的增加而紅移直至鏈長達(dá)到收光譜隨鏈長的增加而紅移直至鏈長達(dá)到5 ( 此時吸收峰位于此時吸收峰位于308nm) ，發(fā)射光譜與其鏈長無關(guān)譜峰在，發(fā)射光譜與其鏈長無關(guān)譜峰在400nm 左右左右( 二聚體締合二聚體締合物發(fā)光引起物發(fā)光引起) ，氧化電位隨鏈長增加而降低，但當(dāng)鏈長達(dá)到，氧化電位隨鏈長增加而降低，但當(dāng)鏈長達(dá)到5 時時不再變化不再變化( 氧化峰在氧化峰在1. 51. 7V vs SCE) ，空穴傳輸能力比聚苯炔，空穴傳輸能力比

26、聚苯炔高而和聚甲基苯基硅烷相當(dāng)高而和聚甲基苯基硅烷相當(dāng)( 1 10 4 cm2 / (Vs) )。高分子電致發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)涉及諸多方面： 對發(fā)光結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)決定了材料的基本光電性能，對發(fā)光結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)決定了材料的基本光電性能，但非發(fā)光基團(tuán)可通過影響電子和能量傳遞、聚集態(tài)但非發(fā)光基團(tuán)可通過影響電子和能量傳遞、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)等對高分子材料的光電性能產(chǎn)生顯著的調(diào)控作結(jié)構(gòu)等對高分子材料的光電性能產(chǎn)生顯著的調(diào)控作用，因此高分子電致發(fā)光材料的用，因此高分子電致發(fā)光材料的單分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是是基礎(chǔ)。基礎(chǔ)。 但同時需要綜合考慮聚集態(tài)結(jié)構(gòu)等多種因素的影但同時需要綜合考慮聚集態(tài)結(jié)構(gòu)等多種因素的影響，因?yàn)轫懀?/p>

27、因?yàn)椴牧峡偸潜憩F(xiàn)其在一定聚集態(tài)條件下的發(fā)材料總是表現(xiàn)其在一定聚集態(tài)條件下的發(fā)光特性光特性。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)Structure of PLED cellMulti-layering OLED materialsWith various degrees of electron / hole mobilityIncrease the probability of electron-hole recombinationImprove electroluminescent efficiency 陰極陰極 / 陽極材料陽極材料陽極陽極AnodeITO (In-Sn2O3)Al-Al2O3PAni陰極陰極Catho

28、deCaAlMgZnCrAlloys of these metals NNOnCF3CF3(H3C)3CNNO(H3C)3CNNN電子傳輸材料電子傳輸材料Electron transport materials電子流動性好電子流動性好High electron mobilityIncorporation of electron deficient nitrogen atoms八羥基喹啉的金屬絡(luò)合物八羥基喹啉的金屬絡(luò)合物空穴注入材料空穴注入材料Hole injection materials空穴流動性好空穴流動性好High hole mobility電荷離域性強(qiáng)電荷離域性強(qiáng)Facilitate

29、charge delocalizationPoly-p-phenylenevinylene (PPV) Poly(vinylcarbazole) (PVK)Poly(aniline) (PAni)Poly(3,4-ethylene dioxy thiophene) (PEDOT) 發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)Chemical structure & composition of light emitting polymers主鏈發(fā)光材料主鏈發(fā)光材料Main chain LEPsLight-emitting groups in the main chain側(cè)鏈發(fā)光材料側(cè)鏈發(fā)光材料Side

30、 chain LEPsLight-emitting groups in the side chains主鏈發(fā)光材料主鏈發(fā)光材料Substitutions R1, R2, R3 , R4, R5, R6Tune charge-transport characteristics Adjust the color of emitted lightEnhance solubility通過調(diào)節(jié)取代基調(diào)節(jié)電荷的傳輸性質(zhì)通過調(diào)節(jié)取代基調(diào)節(jié)電荷的傳輸性質(zhì)調(diào)節(jié)發(fā)光顏色范圍調(diào)節(jié)發(fā)光顏色范圍加強(qiáng)材料的溶解性加強(qiáng)材料的溶解性Adding electron-donating groups to the PPV chai