1、精品文檔電致發(fā)光材料電致發(fā)光概述電致發(fā)光 (Electroluminescence, EL)是指發(fā)光材料在電場作用下而發(fā)光的 現(xiàn)象 。 用 有 機(jī)發(fā) 光材 料制 作的 發(fā) 光 器件 , 一般 統(tǒng) 稱 作OLEDs(OrganicLight-emitting Devices),用聚合物為發(fā)光層的器件, 稱作PLEDs(PolymericLight-emittingDevices) 。有機(jī)電致發(fā)光器件多采用夾層式( 三明治 ) 結(jié)構(gòu) , 即將有機(jī)層夾在兩側(cè)的電極之間。空穴和電子分別從陽極和陰極注入 , 并在有機(jī)層中傳輸 , 相遇之后形成激子 , 激子在電場的作用下遷移 , 將能量傳遞給發(fā)光分子 ,

2、 并激發(fā)電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài) , 激發(fā)態(tài)能量通過輻射失活產(chǎn)生光子 , 釋放出光能。 ITO 透明電極和低功函數(shù)的金屬 (Mg、Li 、Ca、Ba、Ce 等) 常被分別用作陰極和陽極。根據(jù)材料特性和器件要求 , 主要有單層器件、雙層器件、三層器件、多層器件、帶有摻雜層的器件、 三像素垂直層疊式器件等器件結(jié)構(gòu)。 早在 1963 年, 美國紐約大學(xué)的 Pope等首次發(fā)現(xiàn)有機(jī)材料單晶蒽的電致發(fā)光現(xiàn)象 , 直到 1987 年, 美國柯達(dá) (Eastern Kodak) 公司鄧青云等用苯胺 -TPD 做空穴傳輸層 (HTL)、八羥基喹啉鋁 (Alq3) 作為發(fā)光層 (EML)成功研制出一種有機(jī)發(fā)光二極管

3、 , 其工作電壓小于10 V, 亮度高達(dá) 1000 cd/m2, 這樣的亮度足以用于實(shí)際應(yīng)用。1990 年 Friend 課題組 3 采用聚對苯撐乙烯 (Poly-phenylene vinylene, PPV)為發(fā)光材料制成聚合物發(fā)光器件 (PLED), 打開了 PLED研究的新局面。近十多年來 , 聚合物發(fā)光材料受到各國科學(xué)家的高度重視 , 研究工作非常活躍。相繼合成并研究了種類繁多的共軛高分子 , 涉及聚對苯撐乙炔 (PPE)、聚乙炔 (PA) 、聚對苯撐 (PPP)、聚噻吩 (PT) 、聚芴 (PF) 以及它們的衍生物等等。 PPV及其衍生物是目前電致發(fā)光研究中最為成熟、最具商業(yè)化前景

4、的一類電致發(fā)光材料 , 通過結(jié)構(gòu)修飾、 復(fù)合 / 共混來控制分子結(jié) 構(gòu)以及調(diào)節(jié)光電性能是當(dāng)前研究的主要方向。聚硅烷電致發(fā)光材料隨著光電功能材料的深入研究 , 共軛聚硅烷受到極大關(guān)注。 1998 年 , YHXu 等人首次成功地用聚甲基苯基硅烷制成了能發(fā)出綠色光的電致發(fā)光器件、場致發(fā)光器件 , 可作為光源或顯示器。單用聚硅烷制作的電致發(fā)光器件的主要缺陷是穩(wěn)定性差和量子效益太低。聚硅烷是典型的 P 型摻雜半導(dǎo)體 , 具有較高的空穴傳輸能力 ( 約 10-41/cm2 s), 可用作空穴傳輸材料 ; 具有光導(dǎo)性 , 能強(qiáng)烈吸收近紫外光 ; stokes 位移很小 , 能發(fā)出強(qiáng)烈的紫外熒光。這對于制備

5、紫外和近紫外發(fā)光二極管 (LED)非常具有吸引力。由于聚硅烷對空穴具有優(yōu)良的傳導(dǎo)能力和對電子的傳輸較困難 , 導(dǎo)致聚硅烷在電致發(fā)光過程中空穴在材料內(nèi)部聚集 , 發(fā)光層僅靠近陰極側(cè)的界面 , 形成影響發(fā)光的缺陷。解決這個(gè)問題較適合的辦法是將共軛聚合物與共軛聚合物進(jìn)行共聚或?qū)⒕哂泄曹楁I結(jié)構(gòu)的側(cè)基引入到聚硅烷的硅原子上。【注：文獻(xiàn) 1】薄膜電致發(fā)光材料薄膜在光電子領(lǐng)域最有前景的應(yīng)用就是薄膜電致發(fā)光。 由于陰極射線管 (CRT) 顯示具有體積大、功耗高等自身難以克服的缺點(diǎn) , 顯示技術(shù)的發(fā)展方向是平板化。在眾多的平板顯示技術(shù)中 ,TFEL 顯示技術(shù)由于其主動發(fā)光、全固體化、耐沖擊、。1歡迎下載精品文檔

6、視角大、適用溫度寬、工序簡單等優(yōu)點(diǎn)，已引起了廣泛的關(guān)注 , 發(fā)展迅速。自從 1974 年日本 Sharp 公司的 InoguchiT 首先實(shí)現(xiàn)了薄膜電致發(fā)光后 , 隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步 , 現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全色薄膜電致發(fā)光顯示。主要有紅色、綠色、藍(lán)色以及白色電致發(fā)光材料。1 紅色發(fā)光材料在 20 世紀(jì) 80 年代初基于 ZnS:Mn的單色 TFEL顯示已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化 , 而且它們的性能到今天一直在完善。因?yàn)?ZnS:Mn 薄膜發(fā)光體發(fā)出的桔黃色光具有最高的亮度和發(fā)光效率 , 所以使商業(yè)應(yīng)用成為可能。 ZnS:Mn 的發(fā)光光譜來自 Mn 的4T1(3d)-6A1(3d) 的層內(nèi)躍遷。它的發(fā)光亮度和效

7、率可分別達(dá)到在 60Hz 時(shí) 300cd/m2 和在 1kHz時(shí) 24lm /W。這是由于 Mn離子和 Zn離子有著同樣的價(jià)態(tài) (+2) 和在 ZnS 晶格中與 Zn 離子有著相似的離子尺寸 ( 僅僅差 8% ) 。Zn2+和 Mn2+的離子半徑分別為 0. 074 、 0. 080nm 。這樣 ,Mn 可以在低溫下被摻入到 ZnS里, 并且能均勻地分布 , 因此 , 能夠得到大碰撞截面 (2 10-1cm2) 。可以用 1 個(gè)紅濾光片濾掉 ZnS:Mn發(fā)出的黃光來得到明亮的紅光。 Tuenge R T 和 Kane J 報(bào)道了使用 CdSSe制成的無機(jī)薄膜長波濾光片得到了明亮的紅光。其他紅色

8、發(fā)光材料有CaS:Eu 和ZnS: Sm,它們均不需要濾光即可得到紅光, 但目前還不能達(dá)到TFEL所需要的亮度要求。 CaS: Eu 薄膜的最高發(fā)光效率為 0. 21m /W4, 但它還遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 ZnS:Mn的發(fā)光效率。2 綠色發(fā)光材料最有前景和亮度最高的綠光TFEL發(fā)光體為 ZnS:Tb,F 。它首先是在 1968 年由 KahngD 得 到的 , 由于 發(fā)光 中心 被認(rèn)為是 TbF3 分子形成的 , 所以稱作LUMOCEN(LuminescentfromMolec-ularCenter) 。從那以后 , 通過優(yōu)化 F/Tb 比例、增加電荷補(bǔ)償 , 例如引入氧以及引入 Ag、Cu、Ce等共摻

9、雜物等方法來完善 ZnS:Tb,F 的亮度和效率。現(xiàn)在通過濺射方法制備的 ZnS: TbOF薄膜電致發(fā)光器件的發(fā)光效率可達(dá)到 1lm /W。ZnS:Tb 的發(fā)光峰值在 545nm處, 其 CIE 坐標(biāo)值為 x=0. 31,y=0. 60, 這與 CRT顯示采用的綠光標(biāo)準(zhǔn)非常接近。 該薄膜的發(fā)光是由于 Tb 離子的躍遷引起的。氧和氟加入該發(fā)光體能夠完善器件的性能。 Sohn SH等人認(rèn)為由于這兩種元素的加入使材料更有利于晶化 , 從而減少了發(fā)生無輻射躍遷的場所 。【注：文獻(xiàn) 2】聚芴類電致發(fā)光材料與傳統(tǒng)的已經(jīng)得到普遍應(yīng)用的電致發(fā)光技術(shù)( 如陰極射線顯示CRT、液晶顯示 LCD、等離子體顯示 PD

10、P等) 相比 , 有機(jī)聚合物電致發(fā)光技術(shù)優(yōu)點(diǎn)十分突出 :(1) 可以使用較低的直流驅(qū)動電壓、能耗少 , 可與集成電路驅(qū)動相匹配 ;(2) 電致發(fā)光的有機(jī)聚合物品種豐富 , 發(fā)光波長容易通過化學(xué)方法便捷地調(diào)節(jié) , 容易實(shí)現(xiàn)全彩顯示 ;(3) 自發(fā)光機(jī)理 , 亮度大、效率高、視角廣 , 響應(yīng)時(shí)間短 ( 通常在微秒級 ), 可實(shí)現(xiàn)超薄的大面積平板顯示 ;(4) 制作工藝簡單 , 有機(jī)聚合物的機(jī)械加工性能良好 , 可以制作各種形狀的顯示設(shè)備 , 甚至可以卷曲和折疊而不影響器件性能。在各類電致發(fā)光共軛聚合物中 , 聚芴類衍生物具有一些引人注目的特點(diǎn) : 芴單元是剛性共平面的聯(lián)苯結(jié)構(gòu) ,C-9 位置可以方

11、便地引入各種取代基團(tuán)以改善溶解性能及超分子結(jié)構(gòu) , 而不會引起顯著的空間位阻影響主鏈的共軛 ; 聚芴類衍生物具有很好的熱穩(wěn)定性、光穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性 ; 聚芴類衍生物的光致發(fā)光 (PL)。2歡迎下載精品文檔和電致發(fā)光 (EL) 效率合適 , 能滿足顯示技術(shù)的要求。受到聚芴類電致發(fā)光材料的巨大應(yīng)用潛力的吸引 , 相關(guān)研究工作一直非常活躍。充分利用有機(jī)聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)易于修飾的優(yōu)勢 , 在研究構(gòu)效關(guān)系的基礎(chǔ)上 , 通過改變聚合物的主鏈或側(cè)鏈結(jié)構(gòu)從而有效優(yōu)化聚合物的各項(xiàng)性能 , 是通常采用的促進(jìn)聚芴類電致發(fā)光材料可實(shí)用化的途徑。直接面向器件制造的聚合物：將聚芴類材料用于顯示技術(shù)時(shí) , 需要將聚合物首

12、先沉積在基質(zhì)上隨后進(jìn)行模式化處理以得到全彩顯示和特定的圖案。 目前廣泛使用的技術(shù)有三種 : 區(qū)域選擇性的電聚合方法 ; 光化學(xué)模式化方法 ; 非反應(yīng)性技術(shù)。其中非反應(yīng)技術(shù)簡單方便 , 成本低 , 且不會因?yàn)檩椛涞仍蚱茐木酆衔锏慕Y(jié)構(gòu) , 已經(jīng)發(fā)展起來的技術(shù)有柵格打印、噴墨打印和軟平板印刷等。由于現(xiàn)代社會信息量的爆炸式增長 , 人們需要各種形式各種規(guī)格的顯示屏應(yīng)用于移動電話、汽車、便攜式電腦、傳真設(shè)備等場合。聚合物電致發(fā)光技術(shù)可以應(yīng)用在一切需要顯示技術(shù)的領(lǐng)域 , 最廣闊的前景在于高密度顯示屏或者電視。聚芴類發(fā)光材料綜合性能優(yōu)異 , 在電致發(fā)光領(lǐng)域具有巨大的潛力 , 目前已經(jīng)有商品化的材料出現(xiàn)。迫

13、切需要解決的問題是 : 高效穩(wěn)定的藍(lán)光材料 ; 能夠?qū)崿F(xiàn)載流子平衡的多功能聚合物 ;LED 器件結(jié)構(gòu)的突破性發(fā)展 ; 電致發(fā)光的基本物理和化學(xué)問題仍然沒有徹底研究清楚 ; 仍然缺少高效、 簡單、不需要貴金屬催化劑的合成路線。盡管如此 , 隨著物理、化學(xué)、材料、器件交叉研究的深入 , 各種技術(shù)的不斷突破 , 必將大大加快聚芴類發(fā)光材料的可實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。 【注 : 文獻(xiàn) 3】新型藍(lán)色電致發(fā)光材料聯(lián)苯乙烯衍生物的合成及發(fā)光性質(zhì)研究首次合成了一種新型的藍(lán)色電致發(fā)光材料聯(lián)苯乙烯衍生物4,4 - 雙2,2-(1- 萘基 , 苯基 ) 苯乙烯基 )-1,1 - 聯(lián)苯 (NPVBi), 由于材料有較高的

14、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 , 使它具有較好的熱穩(wěn)定性。 制備了結(jié)構(gòu)為 ITO/TPD/NPVBi/Alq/LiF/Al 的電致發(fā)光器件 , 研究了其電致發(fā)光性質(zhì) , 得到了色純度較好的藍(lán)色發(fā)光。 特別是器件在不同的工作電流下 , 色坐標(biāo)基本不變 , 色度相當(dāng)穩(wěn)定。研究表明 NPVBi有望成為一種良好的藍(lán)色發(fā)光材料。有機(jī)薄膜電致發(fā)光研究的目標(biāo)是發(fā)展彩色顯示 , 為了實(shí)現(xiàn)彩色顯示 , 需要紅、綠、藍(lán) 3 種基色 , 或者利用顏色轉(zhuǎn)換介質(zhì) (CCM)技術(shù) , 把藍(lán)光轉(zhuǎn)換為紅光和綠光 , 從而實(shí)現(xiàn)彩色顯示。 因此研究藍(lán)色發(fā)光材料具有重要意義。 藍(lán)色發(fā)光材料通常具有較大的禁帶寬度 , 大大地影響了載流子尤其是電子

15、的有效注入 , 使得藍(lán)色電致發(fā)光器件的效率一般比綠光和紅光器件要低。 盡管人們對有機(jī)藍(lán)光材料進(jìn)行了大量研究 , 然而有效的藍(lán)色發(fā)光材料仍然比較少 , 目前藍(lán)光材料主要包括聯(lián)苯乙烯(distyry-larylenes, 簡稱 DSA)衍生物 , 金屬螯合物、二唑衍生物、蒽類衍生物和稀土配合物等。在各種藍(lán)色發(fā)光材料中 , 聯(lián)苯乙烯衍生物是最有前途的一類材料 , 關(guān)于這類材料已有一些報(bào)道。 在這類材料中比較典型的材料是 DPVBi(4,4 -二 (2,2- 二苯乙烯基 )-1,1 - 聯(lián)苯 ), 它是一種目前比較好的藍(lán)光材料 , 但 DPVBi 的玻璃化溫度 Tg 不到 100, 其熱穩(wěn)定性有待于進(jìn)

16、一步提高。本文首次合成了一種穩(wěn)定性比DPVBi 好的DSA 衍生物4,4 - 雙 2,2-(1-萘基 , 苯基 ) 苯乙烯基 )-1,1 - 聯(lián) 苯 (NPVBi), 用 NPVBi 作 發(fā) 光 層 制 作 了 結(jié) 構(gòu) 為 ITO/TPD/NPVBi/Alq/LiF/Al 的電致發(fā)光器件 , 研究了其電致發(fā)光光譜 , 亮度 - 電壓 ,電流密度 - 電壓及在不同電流下的 EL光譜特性。【注：文獻(xiàn) 4】。3歡迎下載精品文檔新型電致發(fā)光材料 1,5- 萘二胺衍生物的合成和性質(zhì)研究合成了一種新型的有機(jī)電致發(fā)光材料:N,N - 二苯基 -N,N- 二(1- 萘基 )-1,5-萘二胺 (NPN), 測定

17、了其吸收光譜和熒光發(fā)射光譜. 該材料具有很好的熱穩(wěn)定性 ,DSC 測定其玻璃化溫度 (Tg) 高達(dá) 127, 循環(huán)伏安法 (CV) 測定其電離勢 (Ip) 為 5.30 eV, 可望用作有機(jī)電致發(fā)光空穴傳輸或藍(lán)色發(fā)光材料 .空穴傳輸材料是有機(jī)電致發(fā)光器件的重要組成部分 . 在有機(jī)電致發(fā)光器件中 , 從陽極注入的空穴經(jīng)過空穴傳輸層的傳輸 , 與陰極傳來的電子在發(fā)光層內(nèi)復(fù)合 , 從而激發(fā)發(fā)光層分子產(chǎn)生單重態(tài)激子 , 單重態(tài)激子經(jīng)輻射弛豫而發(fā)光 1. 作為空穴傳輸材料 , 不僅要具有較低的電離勢以降低空穴傳輸層與陽極之間的能壘 , 同時(shí)還應(yīng)該有較高的玻璃化溫度和較好的成膜性 , 以此來增加器件的穩(wěn)定

18、性 , 延長器件的壽命 . 三苯胺類衍生物是應(yīng)用最廣泛的空穴傳輸材料 , 它們有較高的空穴遷移率 , 比一般的電子傳輸材料的電子遷移率高兩個(gè)數(shù)量級 2, 是性能優(yōu)良的空穴傳輸材料 . 但它們的玻璃化溫度偏低是一個(gè)明顯的缺點(diǎn) 3,4, 如 N,N- 二苯基 -N,N - 二(3- 甲基苯基 )-1,1 - 聯(lián)苯 -4,4 - 二胺 (TPD,Tg=60 ),N,N - 二苯基 -N,N - 二(1- 萘基 )-1,1 - 聯(lián)苯 -4,4 - 二胺 (NPB,Tg=100). 我們在 TPD和 NPB結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上 , 設(shè)計(jì)并合成了一種新型的空穴傳輸材料 :N,N - 二苯基 -N,N - 二 (1-

19、萘基 )-1,5- 萘二胺 (1,5-bisN-(1-naphthy)-N-phenylnaphthalene diamine,NPN).該材料不僅保持了 TPD和 NPB良好的空穴傳輸性能 , 而且具有較高的玻璃化溫度和較好的成膜性 , 有望成為優(yōu)良的空穴傳輸材料 . 【注 : 文獻(xiàn) 5】聚對苯撐乙烯類電致發(fā)光材料研究進(jìn)展聚對苯撐乙烯衍生物 (PPVs)材料目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于有機(jī)電致發(fā)光器件、有機(jī)太陽能電池、 有機(jī)場效應(yīng)晶體管、 有機(jī)激光和化學(xué)與生物傳感等先進(jìn)材料科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的研究、 開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化中。作為電致發(fā)光材料 , 用 Covin 公司的 PPV產(chǎn)品制作的 PLED器件其發(fā)光亮度可以

20、達(dá)到十萬cd/m2 以上 , Heeger 小組研制的取代 PPV已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)化的步驟。 但由于其空穴傳輸能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其電子傳輸能力 , 使其應(yīng)用在一定程度上受到影響和限制。 人們從不同角度 , 如通過引入吸電子基團(tuán) ( 如氟原子、氰基、含氮雜環(huán)等 ) 等, 對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾 , 試圖改善其平衡電荷傳輸?shù)哪芰?, 取得了一定進(jìn)展。 在提高發(fā)光效率的同時(shí) , 需要兼顧聚合物的穩(wěn)定性和溶解性 , 以提高器件的穩(wěn)定性和材料的可加工性。 【注：文獻(xiàn) 6】。4歡迎下載精品文檔參考文獻(xiàn)：1 聚硅烷電致發(fā)光材料作者：鄧建平;史釙輝 ;廖學(xué)巍 ;史保川作者單位 : 南京師范大學(xué)化工與環(huán)境工程學(xué)院文獻(xiàn)出處：有機(jī)

21、硅材料, Silicone Material摘要：采用 Wrtz反應(yīng)合成了兩種同時(shí)具有- 共軛結(jié)構(gòu)和- 共軛結(jié)構(gòu)的聚硅烷: 聚二甲基硅烷9,10- 共蒽聚合物 (Me2Si)3An n 和聚甲基苯基硅烷9,10共蒽聚合物 (MePhSi)2An n, 并用紅外光譜、 1H 核磁共振譜和凝膠色譜表征了其結(jié)構(gòu), 用紫外光譜測試了其紫外吸收性能。結(jié)果表明, 用波長為254nm 的紫外線照射濃度為210-3mol/L的聚二甲基硅烷共蒽聚合物甲苯溶液時(shí), 其紫外吸收沒有變化; 聚甲基苯基硅烷9,10- 共蒽聚合物的UV 光譜的最大吸收波長( max)(377.2nm) 比聚二甲基硅烷9,10- 共蒽聚合

22、物的 max(376.4nm) 更長 , 因此穩(wěn)定性更好。5歡迎下載精品文檔2 薄膜電致發(fā)光材料作者：佟洪波 ;柳青作者單位：遼寧石油化工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院文獻(xiàn)出處：表面技術(shù), Surface Technology摘要：薄膜電致發(fā)光(TFEL) 顯示是一種對材料有著嚴(yán)格要求的比較復(fù)雜的光電子器件。該多層結(jié)構(gòu)通常包括2 個(gè)電極 ,2 個(gè)絕緣層和1 個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光層。 在介紹了薄膜電致發(fā)光器件結(jié)構(gòu)及工作原理的基礎(chǔ)上, 重點(diǎn)介紹了紅色、綠色、藍(lán)色和白色發(fā)光材料的研究現(xiàn)狀, 并討論了薄膜電致發(fā)光材料的發(fā)展趨勢。6歡迎下載精品文檔3 聚芴類電致發(fā)光材料作者：劉其林;曹德榕 ;作者單位 ;中國科學(xué)院廣州化學(xué)研究所文獻(xiàn)出處：高分子通報(bào), Chinese Polymer Bulletin摘要：聚芴衍生物是最有發(fā)展?jié)摿Φ碾娭掳l(fā)光材料之一。本文從聚芴衍生物的結(jié)構(gòu)出發(fā), 概述了通過化學(xué)方法對聚合物的性能進(jìn)行優(yōu)化的最新研究進(jìn)展, 著重于發(fā)光效率和發(fā)光穩(wěn)定性、發(fā)光顏色、 加工性能的改善方法。7歡迎下載精品文檔4 聯(lián)苯乙烯衍生物作者：鄭新友 ;朱文清 ;吳有智 ;張步新 ;蔣雪茵 ;張志林 ;許少鴻作者單位：上海大學(xué)嘉定校區(qū)材料科學(xué)系文獻(xiàn)出處：功能材料,Journal of Functional Materials摘要： 首次合成了一種新型的藍(lán)色電致發(fā)光材料聯(lián)苯乙烯衍生物4,4 雙2,2(1萘基 , 苯基 )