有機電致發(fā)光材料課件

有機電致發(fā)光材料電致發(fā)光(EL)是指發(fā)光材料在電場作用下，受到電流電壓的激發(fā)而發(fā)光的現(xiàn)象，是一種直接將電能轉化為光能的過程。有機電致發(fā)光是指由有機光電功能材料制備成的薄膜器件在電場的激發(fā)作用下發(fā)光的現(xiàn)象。根據(jù)制備功能薄膜所采用的發(fā)光材料的不同，可分為：有機電致發(fā)光二極管（OLED）聚合物電致發(fā)光二極管（PLED）基本概念

1).1953年，Bernanose等第一次發(fā)現(xiàn)了有機物中的電致發(fā)光現(xiàn)象；1963年美國紐約大學的Pope等人也觀察到了晶體蒽薄膜的電致。蒽2).1982年Vincett的研究小組制備出厚度蒽的薄膜，并觀測到電致發(fā)光。驅動電壓30V，但是器件的量子效率很低，小于1％特點：(1)單層器件；(2)驅動電壓高；(3)器件效率低電致發(fā)光的發(fā)展近十多年里,OLED作為一種新型顯示技術已經(jīng)取得了長足的發(fā)展，就器件的發(fā)光亮度、發(fā)光效率和壽命而言，OLED器件已經(jīng)基本達到了實用的要求。發(fā)光效率：>10lm/W；穩(wěn)定性：亮度為100cd/m2時，工作壽命大于1萬小時；發(fā)光壽命：綠光器件達8萬小時，黃光器件達3萬小時，藍光器件達8千小時；最大尺寸：已經(jīng)超過40英寸。有機電致發(fā)光二極管(OLED)全固態(tài)器件,自發(fā)光型,無真空腔,無液態(tài)成分,不怕震動,使用方便；響應速度快(微秒量級)，視角寬(大于160度)，工作溫度范圍寬(-40℃～80℃)；有機電致發(fā)光材料可選范圍廣,容易得到全色顯示；亮度，效率高；直流驅動電壓低，能耗少，可與集成電路驅動相匹配；制作工藝簡單，成本低；可實現(xiàn)超薄的大面積平板顯示；良好的機械加工性能,可做成柔性顯示器。OLED的特點

PLED,即第二種有機發(fā)光材料為高分子聚合物，也稱為高分子發(fā)光二極管(PLED)，由英國劍橋大學的杰里米伯勒德及其同事首先發(fā)現(xiàn)。聚合物大多由小的有機分子以鏈狀方式結合在一起，以旋涂法形成高分子有機發(fā)光二極管。聚合物電致發(fā)光二極管(PLED)作為一種發(fā)光顯示材料，聚合物發(fā)光二極管(PLED)材料具有很強的應用潛力，因為它是一種自發(fā)光的材料，并且還具有制作相對容易的優(yōu)點。因此在制作有機發(fā)光二極管器件(OLEDs)時，PLED材料是一種很好的基本材料，因為與小分子OLED材料20～25的發(fā)光效率相比，PLED材料的發(fā)光效率則為30～40。介紹：在器件的陰極和陽極間，制作有一種或多種物質組成的發(fā)光層。單層器件的發(fā)光層厚度通常在100nm。優(yōu)點：制備方法簡單。缺點：復合發(fā)光區(qū)靠近金屬電極而靠近金屬電極處缺陷多，非輻射復合幾率大，而且該處的高電場容易產(chǎn)生發(fā)光淬滅；由于兩種載流子注入不平衡，載流子的復合幾率比較低，因而影響器件的發(fā)光效率。單層EL器件結構圖器件的結構類型單層結構三層EL器件結構圖介紹：

由空穴傳輸層(HTL)、電子傳輸層(ETL)和將電能轉化成光能的發(fā)光層組成。HTL負責調節(jié)空穴的注入速度和注入量,ETL負責調節(jié)電子的注入速度和注入量。優(yōu)點:使三層功能層各行其職，對于選擇材料和優(yōu)化器件結構性能十分方便，是目前有機EL器件中最常用的器件結構之一。三層結構在外界電壓的驅動下，由電極注入的電子和空穴在有機物中復合而釋放出能量，并將能量傳遞給有機發(fā)光物質的分子，使其受到激發(fā)，從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，當受激分子從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時輻射躍遷而產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。器件的發(fā)光原理載流子遷移率：載流子遷移率是指載流子（空穴或電子）在單位電場作用下在給電定材料中的平均漂移速度，是載流子在電場作用下運動速度的量度，載流子的漂移速度與遷移率成正比關系。量子效率：有機電致發(fā)光器件的量子效率可用外量子效率和內量子效率來評價。外量子效率是指發(fā)光器件輸出的光子數(shù)與注入的電子數(shù)之比；內量子效率則是產(chǎn)生于器件內部的光子數(shù)與注入的電子數(shù)之比。能量效率與功率效率：有機電致發(fā)光器件的能量效率是指向器件外部輻射的光功率與外加的電功率之比。功率效率是指器件每單位面積輸出的光通量與輸入電功率之比。器件壽命：器件壽命是指有機電致發(fā)光器件實際能夠使用的時間長度，通常以小時表示。器件主要性能指標介紹：有機電致發(fā)光材料是有機電致發(fā)光器件的核心組成部分，材料的熱穩(wěn)定性、光化學穩(wěn)定性、量子效率、成膜性和結晶性等都對制作器件有很大的影響。有機電致發(fā)光材料需要滿足的條件：良好的半導體性質，有較高的載流子遷移率固體薄膜狀態(tài)下應具有高的熒光量子效率，熒光激發(fā)光譜主要分布在400~700nm的可見光區(qū)域內，光色要純良好的成膜性，適合真空蒸鍍成膜良好的熱穩(wěn)定性及機械加工性能發(fā)光材料小分子發(fā)光材料應滿足的要求?具有高效率的熒光量子效率；?具有良好的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，不與電極和載流子傳輸材料發(fā)生反應；?易形成致密的非晶態(tài)膜，不易結晶；?具有適當?shù)陌l(fā)光波長；?具有一定的載流子傳輸能力。發(fā)光材料按分子結構特性分為有機小分子熒光材料和有機金屬配合物材料，前者種類最多，典型的小分子熒光有機電致發(fā)光材料如DCM發(fā)紅光，香豆素C540發(fā)綠光。小分子電致發(fā)光材料

聚合物發(fā)光材料的特性:?當短波光照射時，在390nm～780nm的可見光范圍內，聚合物粉末或溶液具有高效率的熒光；?具有較高的導電率，呈現(xiàn)良好的半導體特性；?具有良好的成膜特性，在幾百甚至幾十納米的薄膜內基本無針孔；?穩(wěn)定性強，一般都具有良好的機械加工性能。

聚合物材料

有機配合物是最早使用的有機電致發(fā)光材料，具有優(yōu)良的載流子傳輸特性和成膜性能，典型的有8-羥基喹啉鋁（Alq3）及鈹?shù)慕j合物Bebq2。Alq3金屬配合物發(fā)光材料應滿足的要求：?具有良好的電子傳輸特性，即電子遷移率高；?具有較高的電子親和能，易于由陰極注入電子；?相對較高的電離能，有利于阻擋空穴；?不能與發(fā)光層形成激基復合物；?成膜性和熱穩(wěn)定性良好，不易結晶。電子傳輸材料一般來說，電子傳輸材料都是共扼平面的芳香族化合物，他們大都有較好的接受電子能力，同時在一定正向偏壓下又可以有效地傳遞電子。目前己知的性能優(yōu)良的電子傳輸材料并不多，其中一個原因是存在著電子捕獲。噁二唑及其衍生物，吡啶，硫酰噻吩等常用作這種材料，許多金屬配合物同時具有發(fā)光和電子傳輸特性，可以兼作電子傳輸材料，如8-羥基喹啉鋁（Alq3）。常用的空穴傳輸材料分子結構空穴傳輸材料應滿足的要求?具有良好的空穴傳輸特性，即空穴遷移率高；?具有較低的電子親和能，有利于空穴注入；?激發(fā)能量高于發(fā)光層的激發(fā)能量；?不能與發(fā)光層形成激基復合物；?具有良好的成膜性和較高的玻璃化溫度，熱穩(wěn)定性好，可以用真空蒸發(fā)法形成致密的薄膜，不易結晶。空穴傳輸材料

陰極和陽極是整個器件的支撐，電極材料是OLED器件實現(xiàn)發(fā)光功能的基礎，為了實現(xiàn)電子和空穴分別有效地注入有機材料功能層，電極與有機材料必須在能級上匹配，所以陰極應是一種低功函數(shù)材料，而陽極則應是高功函數(shù)的材料，這樣的組合才能使得器件的注入能壘最低。O