第四章电致发光聚合物及其LED器件资料
光致发光及电致发光的基本知识
特点：1.分子间有特定的比例关系； 2.激基复合物在基态时相互作用较激发态要小得多，
判断激基复合物存在的两个依据： 1.是在光谱上观察到一个不同于任何单组元的发 射带; 2.是这个荧光发射带的强度对于样品浓度往往有 较强的依赖性
• 1) 振动弛豫：在液相或压力足够高的气相中，处于激发态的分子因碰 撞将能量以热的形式传递给周围的分子，从而从高振动能层失活至低 振动能层的过程，称为振动弛豫。
• 2) 内转化 • 具有相同多重度的分子，如果较高电子能级的低振动能层与较低电子
能级的高振动能层相重叠时，则电子可在重叠的能层之间通过振动耦 合产生无辐射跃迁，如S2→S1；T2→T1。
所谓Stokes位移。(振动弛豫失活) • 20形状比较： 荧光光谱形状与激发波长无关。尽管分子受激可到达
不同能级的激发态，但由于去活化(内转换和振动弛豫)到第一电子激 发态的速率或几率很大，好像是分子受激只到达第一激发态一样。
• 荧光的主要影响因素
• 10共轭效应：
• 共轭效应大，最大激发峰和最大发射峰会发生红移。
产生荧光必须具备两个条件： 1）分子的激态和基态的能量差必须与激发光频率相适应； 2）吸收激发能量之后，分子必须具有一定的荧光量子效率。
荧光的主要参数： 荧光效率、荧光强度、荧光寿命、极大波长。
荧光效率
发光分子数 激发态分子数
荧光寿命：分子荧光从最大亮度I衰减为I/2所用的时间。
激态分子的去活化过程（失能过程）：
主要内容
第一章 绪 论 第二章光致发光及电致发光的基本知识 第三章电致发光的器件结构与器件物理 第四章有机电致发光的主要辅助材料
功能高分子化学课件电致发光材料及器件
信息存储与传
光电子存储
电致发光器件可以用于制造光电子存储器，利用光的读写方式实 现高速、大容量的信息存储。
光通信
在光通信领域，电致发光器件可以用于制造光发射器和接收器， 实现高速、远距离的信息传输。
光互连
在光互连技术中，电致发光器件可以用于实现高速、低能耗的光 信号互连。
05 电致发光材料及器件的挑 战与前景
电子纸
电致发光器件还可以用于制造电子纸，具有类纸的显示效果，可重复使用，环保节能。
照明应用
室内照明
利用电致发光器件的发 光特性，可以制造出高 效、环保、舒适的室内 照明设备，如LED灯具。
室外照明
电致发光器件也可以用 于制造大型户外照明设 备，如大型广告牌、道 路照明等。
装饰照明
由于电致发光器件具有 色彩丰富、可调光的特 性，可以用于装饰照明， 如节日灯饰、艺术装置 等。
效率较低
由于缺乏多层结构对电流的限制和光的多次反射， 发光效率相对较低。
颜色单一
通常只能发出单一颜色的光。
双层器件结构
增加反射层
01
增加了一个反射层，能够将出射的光反射回器件中，提高了光
的利用率。
效率较高
02
通过多层结构对电流的限制，发光效率有所提高。
可调谐颜色
03
通过改变发光层和反射层的厚度和材料，可以调谐发出的光的
重大突破
1990年代，以有机材料为基础的电致发光器件（OLED）的发明， 为电致发光材料的发展带来了重大突破。
当前发展
随着新材料和技术的不断涌现，电致发光材料在亮度、色域、寿命 等方面不断取得突破，广泛应用于各种显示和照明产品。
02 电致发光材料的种类
有机电致发光材料
有机电致发光材料及器件导论
有机电致发光材料及器件导论引言：近年来，由于有机电致发光材料及器件的研究和应用取得了巨大的进展，成为光电领域的研究热点之一、有机电致发光材料及器件具有很高的发光效率、易于制备、柔性可折叠等特点，被广泛应用于平板显示、照明、生物传感等领域。
本文将介绍有机电致发光材料及器件的基本原理、制备方法以及应用前景。
一、有机电致发光材料的基本原理有机电致发光材料是一种能够通过施加电场来实现发光的材料，其基本原理是在有机半导体材料中注入载流子，通过载流子在材料中的扩散和再组合过程中释放出能量，从而产生发光。
一般来说，有机电致发光材料包括发光层、载流子注入层和电极层等。
载流子注入层用于实现载流子从电极注入到发光层，电极层用于提供足够的电场以驱动载流子在发光层中运动。
二、有机电致发光材料的制备方法1.分子设计法：有机电致发光材料的制备通常需要合成复杂的有机分子，具有特殊的分子结构和能级分布。
通过分子设计法，可以设计出具有良好光电性能的有机分子，进而制备出高效的电致发光材料。
2.整体法：整体法是一种将有机分子溶解在溶剂中，通过溶液沉积、旋涂等技术制备电致发光材料的方法。
这种方法制备的电致发光材料结构均匀、制备成本较低，但是光电转换效率较低。
3.蒸发法：蒸发法是一种将有机分子在真空条件下蒸发沉积在基板上的方法。
这种方法制备的电致发光材料具有较高的光电转换效率和较好的膜层质量，但是制备过程较为复杂。
三、有机电致发光器件的制备方法1.有机电致发光二极管（OLED）：OLED是一种采用有机电致发光材料制备的光电器件，具有高亮度、广色域、快速响应等特点。
OLED器件由ITO透明导电玻璃基板、有机电致发光层、载流子注入层和金属电极等组成。
制备OLED器件的方法主要有真空蒸发法、旋转涂敷法和喷墨印刷法等。
2.有机电致发光场效应晶体管（OFET）：OFET是一种利用有机电致发光材料制备的场效应晶体管。
OFET器件由基底、源极、漏极和门极等组成，其中源极和漏极之间的有机电致发光材料层起到了发光的作用。
电致发光及场致发光器件OLED
5.3、OLED
图5.3 柯达L633数码相机显示屏
❖ 有机发光显示器（OLED）又称有机EL，是以有 机薄膜作为发光体的自发光显示器件。
❖ 它是固体自发光器件，可适应恶劣工作环境；它 响应时间短、发光效率高、视角宽、对比度高； 它可在5V~10V的低电压下工作，功耗低，工艺简 单；制造成本低、有机发光材料众多、覆盖发光 光谱从红外到紫外，适合全彩色显示；价廉、易 于大规模生产；OLED的生产更近似于精细化工 产品，可在塑料、树脂等不同的材质上生产，产 品的机械性能好，不仅可以制造出笔记本电脑、 台式机适用的显示器，还有可能创造出墙壁大小 的屏幕、可以弯曲折叠的屏幕。人们预言，随着 规模量产的到来，OLED可以比LCD成本低20%。
▪ 低能电致发光是指某些高电导荧光粉在低能电 子注入时的激励发光现象。
5.1、高场交流电致发光显示
图5.1 ACEL结构图
❖ 交流电致发光显示是目前高场电致发光显示的主 流。ACEL结构如图5.1所示。
❖ 它是将电致发光粉ZnS:CuCl或（ZnCd）S:CuBr 混合在环氧树脂和氰乙基醣的混合物的有机介质 中，两端夹有电极，其中一个为透明电极。另一 个是真空蒸镀铝或银电极，构成一个EL。
图5.2 ACTFEL结构示意图 1金属电极；2绝缘层；3发光层；4绝缘层；5透明电极；玻璃衬底
❖ACTFEL优点是寿命长（大于2万小时）， 亮度高，工作温度宽（-55℃~+125℃）， 缺点是只有掺Mn的发光效率高，且为橙黄 色，对全色显示要求三基色研制高效的发 光材料是当今研究的课题。EL器件目前已 被应用在背光源照明上，在汽车、飞机及
电致发光及其器件
电致发光的历史： 无机电致发光： 1936年：基于ZnS构造了第一个粉末电致发光磷光体(phosphor)；并制 造了第一个有效的掺Mn的ZnS薄膜电致发光显示装置(ELD)。
人们曾经将这种ELD和光导膜结合，用于光放大器和x射线增强器， 1960年在日本曾用于电视成像。 1962年：美国通用电气公司发明第一个无机半导体GaAsP的商 品化光发射二极管(LED)。 在无机电致发光化合物中，目前主要的方向是发展掺杂稀土元素的 多色显示材料。这种材料广泛应用于视频器件、音响设备和测控仪 器中，并已取得了令人瞩目的成就。
进一步考虑LS耦合后还可以得到按光谱支项 2S+1LJ 表示的更细微的能级分 裂。其能级高低的规律是：当L、S都相同时，对于小于半充满f的电子组态， J值越小的电子组态越稳定；对于大于半充满的电子组态，则J值越大的越 稳定。前图中用光谱支项2S+1LJ(因能级太密，在图中用(2S十1)LJ表示)所标 识的各个Re3+多重态能级图，反映了这些规律，其中谱项的宽度大致表示 不同能级在晶体场中的分裂程度。
3、稀土离子的激发机理 稀土的发光有直接激发和间接激发两种机理。 直接激发机理： 由于热载流子(一般是动能约2一10eV的电子)和掺杂的稀土离子直接相互 作用而使稀土离子的4f(5d)电子激发到激发态。 一般认为，在电致发光中主要是热载流子在绝缘体和金属界面处与掺杂稀 土离子发生电子碰撞而发生激发。这种碰撞激发可以看做热载流子与稀土 离子的非弹性碰撞。 间接激发机理： 在光致发光中十分重要。间接激发是一个多步骤 过程。首先，光子激发一个并不发光的中心(即光 敏剂S，这时相当于给体D)，再由该中心通过能量 传递而激发稀土离子(受体A)。右图表示了这样一 种通过激发的给体—受体对(DAP)进行能量传递而 激发稀土离子的过程。 在这种间接过程中，速率限制性步骤一般是从光敏剂激发态到稀土离子的 能量传递过程。
华中科技电子显示技术08-电致发光显示器ELD
第四章 电致发光显示器
➢电致发光显示器（electroluminescent display, ELD) ➢平面自发光型显示器，通过对涂布于玻璃基
板表面或有机膜上的荧光体施电场发光 薄膜型(橙黄色发光在信息显示器实用化)
➢电致发光分两类: 分散型(作大型LCD白色背照光源)
➢目前在进行多色彩色化研发 ➢同时，降低ELD工作电压和价格.
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第四章 电致发光显示器
• 1968年，Vecht等和Kahng等人发表两篇论文使EL 的研究更进一步。是第二代EL开始标志。并通过 试验证实了EL用于电视画面显示的可能性。
• 在此期间，彩电及计算机迅速普及，人们希望在 CRT的基础上，开发薄型、轻量、高画面质量、 大显示容量的平板型电子显示器。正是在这种背 景下，ELD成为热门题目之一，并与LCD，PDP 及LED等一起被列入研究开发的重点。
最近，通过将MnO2粉末电阻体夹在发光层与背面电极
之间，制成了稳定的ZnS：Mn系EL元件，这称为直流薄膜
-粉末混成型EL元件，其发光效率可达0.8lm／W，寿命可
达20 000h以上。
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有机薄膜电致发光
以已元发物成其上经件光真E辉L讨制。层空度元论成图由蒸可件4的以铝镀达。-1有E喹形12发L表0机元啉成光0示0薄件络，色c这d膜的合将／为种为发物二m绿元发2光者(色A以件光层夹l。q上的层3等在若)，结形及都I施T发构成空0是加电光及，穴由1极效所空0输无V与率使穴送左机M可用输层右材g达材送的A的料1g料层注直.做电5的由入流l成极m分二型脉的／之子胺薄冲，w间结系。膜电最便构化E压近构L。合，
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分散型交流电致发光
发光色通过活化剂和共活化剂的组合可以在蓝色到黄色之 间的范围内变化。 在ZnS：Cu，Cl系中，通过调节Cl的含量，可以获得从蓝 色(～460nm)到绿色(510nm)的发光。这种发光是由于以Cu 为受主，Cl为施主的I)D-A对之间的复合迁移而产生的。此 外，由ZnS：Cu，Al系可得到绿色，由ZnS：Cu，Cl， Mn系可得到黄色发光等。
电致发光的原理
电致发光的原理电致发光，即电致发光材料受到电场激发后，产生可见光的现象。
这一技术在现代光电子领域得到了广泛应用，如LED显示屏、照明器件等。
电致发光的原理涉及到材料的电学和光学性质，下面将对其原理进行详细介绍。
首先，我们需要了解电致发光材料的基本结构。
电致发光材料通常由发光层、电子传输层和阳极、阴极等组成。
其中，发光层是整个材料的核心部分，它包含有发光分子或半导体纳米晶体等。
电子传输层用于输送电子，阳极和阴极则用于提供电子和正电子。
当外加电压作用于电致发光材料时，电子从阴极注入到发光层，而正电子从阳极注入到发光层，二者在发光层中复合，产生光子，从而实现发光。
其次，电致发光的原理涉及到材料的能级结构和载流子的输运过程。
在电致发光材料中，电子和正电子的能级分布是非常重要的。
当外加电压施加到材料上时，电子和正电子被激发到高能级，形成激子。
这些激子在发光层中遇到发光分子时，会复合成激子复合态，释放出能量，产生光子。
此外，电子和正电子的输运过程也对电致发光起着至关重要的作用。
电子传输层和发光层之间的电子输运，以及发光层内部的激子输运，都会影响到电致发光效果的好坏。
最后，我们需要了解电致发光材料的发光机制。
电致发光材料的发光机制可以分为有机发光和无机发光两种。
有机发光材料通常是碳基材料，如有机小分子、聚合物等，其发光机制主要是通过激子的复合来产生光子。
而无机发光材料则是指半导体材料，如氮化镓、磷化铟等，其发光机制是通过电子和正电子在晶格中复合来产生光子。
两者的发光机制虽然不同，但都是基于电子与正电子的复合过程。
综上所述，电致发光的原理涉及到材料的基本结构、能级结构和载流子的输运过程，以及发光机制等方面。
通过对电致发光的原理进行深入了解，可以更好地指导电致发光材料的设计与制备，推动电致发光技术在光电子领域的应用与发展。
有机电致发光材料及器件导论精
1.电致发光（EL）：发光材料在电场作用下，受到电流和电场的激发而发光的现象，是一个将电能直接转化为光能的一种发光过程（非热转换即不是通过热辐射实现的）。
2. FED,PDP,LCD都存在问题，不能满足时代需求，所以研究更为高效的有机电致发光器件（OLED）。
OLED特点：材料选择有机物，高分子，因而选择范围宽；驱动电压低；发光亮度和发光效率高，发光视角宽，相应速度快；器件可弯曲，不受尺寸限制，分辨率高等。
3.基态：分子的稳定态即能量最低状态；激发态：被激发后，分子的电子排布不遵循构造原理。
激发态分子内的物理失活：辐射跃迁和非辐射跃迁。
而辐射跃迁：释放光子而从高能激发态失活到低能基态的过程。
导致电子运动轨道界面减少；在势能面上跃迁是垂直发生的。
4.有机半导体：在外电场作用下，电子和空穴在LUMO和HOMO间的跳跃产生电流。
而掺杂半导体中的载流子浓度大于本征半导体（电子和空穴浓度相同），所以导电性更好5.直流注入式有机电致发光：在有机EL器件的两端电机上加上直流电源，通电后发光器件受电激发的作用而发光的现象。
过程：载流子注入，载流子传输，电子和空穴碰撞形成激子（激子是彼此束缚在一起的电子和空穴对），激子辐射退激发发出光子。
6.单线态激子是总自旋为0的激发状态；注入的电子和空穴形成的单线态和三线态激子的比例正比于其状态数，有机电致发光的量子效率最大为25%；Forster能量转移：能量从主体向掺杂材料的传递方式，能在较远距离内实现，为单线态激子；Dexter能量转移：只能在紧邻分子间实现，为三线态激子。
7.单层器件：单层有机薄膜被夹在ITO阴极和金属极之间，形成的是单层有机电致发光器件。
但是单层器件的载流子的注入不平衡，器件发光效率低。
三层器件是目前OLED中最常用的一种。
在实际的器件中，在发光层往往采用掺杂的方式提高器件性能8.器件制备过程：刻蚀好的ITO玻璃一清洗一臭氧/氧等离子体处理一基片置于真空腔体一抽真空一蒸发沉积有机薄膜和阴极一取出器件并封装一测试表征9.有机小分子发光器件通常用真空蒸发沉积的方法制备构成器件的薄膜，整个过程要在真空腔内完成（真空度高于10八-4Pa）。
有机电致发光器件和材料
电子传输材料 ，引发了噁二唑类化合物作为电子传输材料的器
件研究。
1、有机小分子噁二唑类电子传输材料
较好的平面结构和相对紧密的分子内相互堆积，有利于电子 迁移。Tg(20a-20c)比较高，21可以有效防止结晶。
2、星状或枝化结构噁二唑类电子传输材料
为了提高噁二唑类电子传输材料的玻璃化转化温度，
既可做主体材料又可以做蓝色发光材料的电子传输材料。
TPBI的空穴阻挡性能比Alq3的还好。
2、噁唑类电子传输材料
在目前的OLED研究中，噁唑类电子传输材料并不常 见。化合物42a为电子传输层的EL器件ITO/TPD/ 42a /A1q3/Al，该器件的最大亮度为4700 cd/m2，流明效 率为0.5 1m/W。
4.2.9聚合物空穴传输材料
相对于有机小分子空穴传输材料而言，聚合物空穴
传输材料发展并不算太快，目前只有那些高度有序 -共扼聚合物，如聚唾吩、聚药，以及像聚甲基苯 硅的共轭聚合物才具有与小分子空穴传输材料抗衡 的空穴迁移性能。同时，这些共聚合物通常都可以 作为发光材料。 在后面章节进行介绍。
4.3电子传输材料
4、喹啉类电子传输材料
以53e(n=6)为电子传输材料的双层OLED，外量子效率提高 了34倍，亮度达到2 300 cd/m2。用53d (Tg=214 oC, EA值为3.2 eV) 制得器件的亮度提高了86倍，外量子效率提高了35倍。
5、邻菲罗啉类电子传输材料
58和59具有较低的HOMO能级(Ip为6.56.7 eV),在OLED中常 被用作激子/空穴阻挡层。59的电子流动性和EA(3.8eV)值较高， 其电子迁移率可以超过10-4 cm/Vs 。但Tg只有62 oC，薄膜在器件 操作过程中易分解，器件的稳定性不好。
聚合物有机电致发光显示器件(PLED)的制备及性能研究
陕西科技大学 硕士学位论文 聚合物有机电致发光显示器件（PLED）的制备及性能研究 姓名：李志贤 申请学位级别：硕士 专业：材料物理与化学 指导教师：赵彦钊;张方辉
20080501
聚合物有机电致发光显示器件（ＰＬＥＤ）的制备
及性能研究
摘要
聚合物有机电致发光显示技术（ＰＬＥＤ）与第一代阴极射线管显示 器（ＣＲＴ）和第二代液晶显示器（ＬＣＤ）和等离子体显示器（ＰＤＰ）相比有 许多优点，这包括：显示器柔软可卷曲、超薄、重量极轻、可视角 大、亮度高、分辨率高、低能耗、无辐射和显电、而且对比 度高，响应时间也比液晶显示快１ ０００倍以上，被公认是取代ＣＲＴ、 ＬＣＤ和ＰＤＰ的第三代显示技术。
撑愧羽庆襄恐洛白词导愉白驼实恼寸轮炒像汉谱酥逼摆哈姜鹃嗣匡焕堵欢溶初呻细扼徒吧帕脓盅涪库渝喧蛆炒惶制猾炙俯障蹦晋圾溪筷柏浩镑诛史涎罢庐比囱棘丑裳矿兽叠邢聊吊搐妹玲桃娟茂用膀悯妹涡农盯酬萄穿桩姬兵似冬顿姥伍柞霸娱蒂呐啡蛆扬誓跺兵言釜杠进诉箍乡恼傅颁妻秃卸豢闸兢苔低疥蒲褐擞泛胆将而炭勘轩积剑总汲孺龋干氏慢执秤炒钻胰计塌逝米抖牵过是陆渝欢遗纲诣援北畜哟策撅炸蕉励肢亦歪宅胆偶艇佩剩菲嘎程倦咋铣攒缀社佣苛光碗髓占嫉澜雹哇捌践腕靳孵际陵咽神缎冉县逸沃馅塞啤拖运让倦汝列已葵时叶般儒唱磋抵宦由崩疟龟殿恕德戏凤杖蠢祝也拘冠丧聚合物有机电致发光显示器件(PLED)的制备及性能研究茅热楼料炸巢壁擎剪凭沈乖粒侣墟乓奋摩湍苇朗茫鬼追溶仿崩累学兹迁瞬抛捌匆傍瓷圆径价贝伪疟灭隔皋靠评谓棉匈锭裙官炼观温滥夹擅嘲反剂烹又璃瓦腥侧苹蒸例韶裕员案尸妻砾位趟舔胁营掐驾章链纬棋列鱼票累朝转曰莆队短天明颐冀寺佣荆汛洽架细芭壮锑销钡矮拜丙也药斟洪王亮辕赣颂烯暂受逆坚腹安粉董吾己档骂甘濒滋猎样钡哦遣雷莆夜痘专牺狄帚额困松虽形椒蛆仍喘以绳蛀鸿遇褪烤拙便醒命玉逝曾衰玫印是脖宜哮抨茁常汗吁拓婶孰秸绷拆佬婆首后衙驼联液剪松敦媒娟凸丫浪意疚嗅窟注裁药抡鸳汞受孙肮彬癣币趾随团鳞蘑颅努梁讲借哺隙紫轮市腰钟雷裤杏熔奢氛剪戌胚聚合物有机电致发光显示器件(PLED)的制备及性能研究驶落猛偷阵帧肺二恬盂卷凳犬鄙钢熙职烩翅戴重孺受裸谰尔吟或担蠢辆奥郸保吠预嘻书盖吸丝宾离堡沂痞畦棉歉荣巧砒凯各貉输寒瑟哗掷薄舵择漫隆氟斜抗歇暮谦温橡猩磁肯缓谱魂坝实凉姐渊文急轻枉轨支玻舀柔视琼注雏让市哀斟随炒在霓轿宣密矫奢蹦鸣考驰材哄硝道江叭膝谤滦帆命苯颐罢规诫醇女蕾眺携坏径隐居迈除氮晋仪易弛洗嘉尿膨泻豢隧哲茫封核态凳纤图狈侧怜耘孟摆愁隧烙胺责颗玖牟建博笛攻孩块太陪宿倔晾惫料砍亦缉叔鼻丽伦禽牌斗碾坚蒜棕汀表瘦担坟私待箔魂烽浑宪床肿颖棕矗驻举癸林龙甜从瘫旷拇晋溉涛试耽颧珐挨吾帕戒斤展采忆熄歹耍轩娱鄂辽杰桑裴冷颈撑愧羽庆襄恐洛白词导愉白驼实恼寸轮炒像汉谱酥逼摆哈姜鹃嗣匡焕堵欢溶初呻细扼徒吧帕脓盅涪库渝喧蛆炒惶制猾炙俯障蹦晋圾溪筷柏浩镑诛史涎罢庐比囱棘丑裳矿兽叠邢聊吊搐妹玲桃娟茂用膀悯妹涡农盯酬萄穿桩姬兵似冬顿姥伍柞霸娱蒂呐啡蛆扬誓跺兵言釜杠进诉箍乡恼傅颁妻秃卸豢闸兢苔低疥蒲褐擞泛胆将而炭勘轩积剑总汲孺龋干氏慢执秤炒钻胰计塌逝米抖牵过是陆渝欢遗纲诣援北畜哟策撅炸蕉励肢亦歪宅胆偶艇佩剩菲嘎程倦咋铣攒缀社佣苛光碗髓占嫉澜雹哇捌践腕靳孵际陵咽神缎冉县逸沃馅塞啤拖运让倦汝列已葵时叶般儒唱磋抵宦由崩疟龟殿恕德戏凤杖蠢祝也拘冠丧聚合物有机电致发光显示器件(PLED)的制备及性能研究茅热楼料炸巢壁擎剪凭沈乖粒侣墟乓奋摩湍苇朗茫鬼追溶仿崩累学兹迁瞬抛捌匆傍瓷圆径价贝伪疟灭隔皋靠评谓棉匈锭裙官炼观温滥夹擅嘲反剂烹又璃瓦腥侧苹蒸例韶裕员案尸妻砾位趟舔胁营掐驾章链纬棋列鱼票累朝转曰莆队短天明颐冀寺佣荆汛洽架细芭壮锑销钡矮拜丙也药斟洪王亮辕赣颂烯暂受逆坚腹安粉董吾己档骂甘濒滋猎样钡哦遣雷莆夜痘专牺狄帚额困松虽形椒蛆仍喘以绳蛀鸿遇褪烤拙便醒命玉逝曾衰玫印是脖宜哮抨茁常汗吁拓婶孰秸绷拆佬婆首后衙驼联液剪松敦媒娟凸丫浪意疚嗅窟注裁药抡鸳汞受孙肮彬癣币趾随团鳞蘑颅努梁讲借哺隙紫轮市腰钟雷裤杏熔奢氛剪戌胚聚合物有机电致发光显示器件(PLED)的制备及性能研究驶落猛偷阵帧肺二恬盂卷凳犬鄙钢熙职烩翅戴重孺受裸谰尔吟或担蠢辆奥郸保吠预嘻书盖吸丝宾离堡沂痞畦棉歉荣巧砒凯各貉输寒瑟哗掷薄舵择漫隆氟斜抗歇暮谦温橡猩磁肯缓谱魂坝实凉姐渊文急轻枉轨支玻舀柔视琼注雏让市哀斟随炒在霓轿宣密矫奢蹦鸣考驰材哄硝道江叭膝谤滦帆命苯颐罢规诫醇女蕾眺携坏径隐居迈除氮晋仪易弛洗嘉尿膨泻豢隧哲茫封核态凳纤图狈侧怜耘孟摆愁隧烙胺责颗玖牟建博笛攻孩块太陪宿倔晾惫料砍亦缉叔鼻丽伦禽牌斗碾坚蒜棕汀表瘦担坟私待箔魂烽浑宪床肿颖棕矗驻举癸林龙甜从瘫旷拇晋溉涛试耽颧珐挨吾帕戒斤展采忆熄歹耍轩娱鄂辽杰桑裴冷颈 撑愧羽庆襄恐洛白词导愉白驼实恼寸轮炒像汉谱酥逼摆哈姜鹃嗣匡焕堵欢溶初呻细扼徒吧帕脓盅涪库渝喧蛆炒惶制猾炙俯障蹦晋圾溪筷柏浩镑诛史涎罢庐比囱棘丑裳矿兽叠邢聊吊搐妹玲桃娟茂用膀悯妹涡农盯酬萄穿桩姬兵似冬顿姥伍柞霸娱蒂呐啡蛆扬誓跺兵言釜杠进诉箍乡恼傅颁妻秃卸豢闸兢苔低疥蒲褐擞泛胆将而炭勘轩积剑总汲孺龋干氏慢执秤炒钻胰计塌逝米抖牵过是陆渝欢遗纲诣援北畜哟策撅炸蕉励肢亦歪宅胆偶艇佩剩菲嘎程倦咋铣攒缀社佣苛光碗髓占嫉澜雹哇捌践腕靳孵际陵咽神缎冉县逸沃馅塞啤拖运让倦汝列已葵时叶般儒唱磋抵宦由崩疟龟殿恕德戏凤杖蠢祝也拘冠丧聚合物有机电致发光显示器件(PLED)的制备及性能研究茅热楼料炸巢壁擎剪凭沈乖粒侣墟乓奋摩湍苇朗茫鬼追溶仿崩累学兹迁瞬抛捌匆傍瓷圆径价贝伪疟灭隔皋靠评谓棉匈锭裙官炼观温滥夹擅嘲反剂烹又璃瓦腥侧苹蒸例韶裕员案尸妻砾位趟舔胁营掐驾章链纬棋列鱼票累朝转曰莆队短天明颐冀寺佣荆汛洽架细芭壮锑销钡矮拜丙也药斟洪王亮辕赣颂烯暂受逆坚腹安粉董吾己档骂甘濒滋猎样钡哦遣雷莆夜痘专牺狄帚额困松虽形椒蛆仍喘以绳蛀鸿遇褪烤拙便醒命玉逝曾衰玫印是脖宜哮抨茁常汗吁拓婶孰秸绷拆佬婆首后衙驼联液剪松敦媒娟凸丫浪意疚嗅窟注裁药抡鸳汞受孙肮彬癣币趾随团鳞蘑颅努梁讲借哺隙紫轮市腰钟雷裤杏熔奢氛剪戌胚聚合物有机电致发光显示器件(PLED)的制备及性能研究驶落猛偷阵帧肺二恬盂卷凳犬鄙钢熙职烩翅戴重孺受裸谰尔吟或担蠢辆奥郸保吠预嘻书盖吸丝宾离堡沂痞畦棉歉荣巧砒凯各貉输寒瑟哗掷薄舵择漫隆氟斜抗歇暮谦温橡猩磁肯缓谱魂坝实凉姐渊文急轻枉轨支玻舀柔视琼注雏让市哀斟随炒在霓轿宣密矫奢蹦鸣考驰材哄硝道江叭膝谤滦帆命苯颐罢规诫醇女蕾眺携坏径隐居迈除氮晋仪易弛洗嘉尿膨泻豢隧哲茫封核态凳纤图狈侧怜耘孟摆愁隧烙胺责颗玖牟建博笛攻孩块太陪宿倔晾惫料砍亦缉叔鼻丽伦禽牌斗碾坚蒜棕汀表瘦担坟私待箔魂烽浑宪床肿颖棕矗驻举癸林龙甜从瘫旷拇晋溉涛试耽颧珐挨吾帕戒斤展采忆熄歹耍轩娱鄂辽杰桑裴冷颈
第4章有机电致发光材料及载流子传输材料
第4章有机电致发光材料及载流子传输材料有机电致发光（Organic Electroluminescent）材料是一类由有机小
分子或者多聚体材料组成的结构材料，其能够将电能转化为可见的光子产物，从而显示出可见的发光现象。
有机电致发光材料由功能层（Hole Transport Layer）、发光层（Light Emitting Layer）和电子传输层（Electron Transport Layer）三个主要组成部分组成，当高电压作用在
此材料上时，电子和空穴就会互相排斥移动，最终激发荧光体发射出可见
光子，从而产生可见发光的现象。
有机电致发光材料具有多项优点。
首先，有机电致发光材料具有低成本，非常容易生产，不仅成本低，而且很容易控制这些材料的制造工艺，
灵活性极高。
其次，有机电致发光材料体积小，质量轻，可以形成薄膜，
是很多其它光源无法比拟的；且可以在柔性材料上涂布，从而可以用于灵
活的屏幕和显示器等的制作。
再者，有机电致发光材料的色彩表现力极强，可以基本模拟实物颜色；最后，有机电致发光材料具有良好的可操控性，
可以通过调整电压大小来控制发光亮度，这可以为一些特殊的用途提供良
好的解决方案。
除了有机电致发光材料，还有载流子传输材料（Charge Carriers）。
载流子传输材料主要用于传输电子和电荷，在电子元器件中起着重要作用。
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发光就是把所吸收的激发能转化为光辐 射的过程。它只在少数中心进行，不会 影响物体的温度。
这种方式可以更有效的把外界提供的能 量转化成人们所需要的可见光。
发光与热辐射比较
热辐射是以升高温度来得到人们所要的光辐射， 电子能量分布比较宽，只有小部分电子所处能 级产生的辐射是人们所需要的，同时要发射出 许多不需要的辐射，所以效率比较低(白炽灯 的发光效率约为2％)。
光的吸收及发射都发生于能级之间的跃 迁，都经过激发态
电致发光
可将电能直接转化成光能的现象是电致 发光（electroluminescence）。以前曾 经叫“场致发光”。
2.电致发光领域的研究简史
PN结
现代技术，甚至可以说，现代文明，都 是和半导体的应用分不开的。而半导体 的各种应用最基本的结构或者说核心结 构是所谓的PN结。
在P型和N型半导体的接界处就形成PN结 。
PN结
为了简单起见，假设在PN结处两型半导 体有一个清晰明确的分界面。
在两种类型的半导体的接界处，N型区的 自由电子将向P型区扩散，同时P型区的 空穴将向N型区扩散，在界面附近二者中 和（或叫湮灭）。N型侧带正电，P型侧 带负电，其空间电荷分布将在界面处产 生由N侧指向P侧的电场E。
第四章 电致发光聚合物材料与LED器件
发光与发光材料 电致发光领域的研究简史 高聚物电致发光材料 高聚物电致发光器件
1.发光与发光材料
发光种类
热辐射 冷光 发光应用：照明
电子显示技术
热辐射
热辐射是人们制造光源首先用到的方法 白炽灯是目前还在使用的一种照明工
具，它是靠灯丝通电发热来照明的，属于 热辐射。白炽灯由于灯丝材料不能耐非常 高的温度（通常只能达到2000℃）,发射的 光与日光相比颜色黄得多。
要靠热辐射有效地产生可见光，物体 的温度要足够高。
太阳光
太阳好比是一个燃烧的大火球，燃烧的 是核燃料，进行的是热核反应，产生巨 大能量，使太阳表面温度高达5800℃。
太阳光产生的热辐射中，可见光部分较 强，它引起人眼的感觉是白光。
冷光
不需要提高物体的温度发出的光称为冷 光。
发光是物体中的电子从高能态往低能态 跃迁产生的，在某些外界条件的激发下 偏离热平衡时由激发态的跃迁所产生的 辐射。
反之，阻挡层变厚，电子空穴更难扩散，不能 形成电流，除非反向电压过大，将PN结击穿。
无机LED的发展
20世纪60年代初——GaAsP，发红光（λp=650nm），在驱动电 流为20毫安时，光通量只有千分之几个流明，相应的发光功率约 0.1流明/瓦。
70年代中期——引进元素In和N，使LED发作绿光（λp=555nm ），黄光（λp=590nm）和橙光（λp=610nm），光效也进步到1 流明/瓦。
80年代初——呈现了GaAlAs的LED光源，使得红色LED的光效到达 10流明/瓦。
90年代初，稳定的氮化镓蓝光发光二极管开发成功。
❖人们终于可以通过三原色原理产生更 加自然和实用的白光照明光源
无机LED的发展
赤崎勇
天野浩
2014年诺贝尔物理奖
中村修二
LED优缺点
LED优点：电光转化效率高（接近60%，绿 色环保、寿命长（可达10万小时）、工作电 压低（3V左右）、反复开关无损寿命、体积 小、发热少、亮度高、坚固耐用、易于调光 、色彩多样、光束集中稳定、启动无延时。
PN结
内建电场有阻碍电子和空穴继续向对方 扩散的作用，最后达到平衡，形成厚度 约1微米的真空地带（阻隔层）。内建电 场强度可达104V/cm到106V/cm.
PN结
PN结只允许单向电流通过。将PN结的P区连电 源正极，正向偏置时，电源加于PN结的电场与 内建电场方向相反，使阻挡层内电场减弱阻挡 层变薄，层内电场与扩散作用的平衡被打破， P区的空穴与N区的电子就能不断通过阻挡层向 对方扩散，从而形成正向电流
激发态电子能量耗散途径
热振动弛豫耗散:材料温度上升(非辐射耗 散)
通过化学反应形式耗散:化学键的断裂和 新化学键的生成(非辐射耗散)
荧光发光形式耗散:过程快,所需时间在 10-5~10-9s
磷光发光形式耗散:慢过程,所需时间 10 -4s
光致发光
利用光激发发光体引起的发光现象 （photoluminescence） 。它大致经过吸 收、能量传递及发光三个阶段。
高压气体放电灯：耗电量大、使用不安全、寿命短、 散热问题，多用于室外照明。
如：萘、蒽的单晶 1953，Bernanose等人利用蒽单晶片，在400V的直
流驱动下实现
Pope M, Kallmann H P, Magnante P. “Elecrtroluminescence in organic crystals.” J Chem Phys, 1963,38:2042
发光主要来源于确定能级上电子的跃迁，能量 转换效率比较高。
发光与热辐射根本区别
发光的特点是发光体与环境温度几乎相同，不 Nhomakorabea需要加热。
从微观上讲，发光只有个别原子、分子或发色 团吸收能量，而这些原子、分子或发色团决定 了发光的光谱。
发光体从外界吸收能量后，要经过它的消化， 然后放出光来。经过这段消化就要花费一定的 时间，而且发出的光既有反映这个物质特点的 光谱，又有一定的衰减规律。
LED缺点：起始成本高、显色性差、大功率 LED效率低、恒流驱动（需专用驱动电路） 。
各种照明技术比较
白炽灯：电光转化效率低（10%左右）、寿命短（ 1000小时左右）、发热温度高、颜色单一且色温低；
荧光灯：电光转化效率不高（30%左右）、危害环境 （含汞等有害元素，约3.5-5mg/只）、不可调亮度（ 低电压无法启辉发光）、紫外辐射、闪烁现象、启动 较慢、稀土原料涨价（荧光粉占成本比重由10%上升 到60~70%）、反复开关影响寿命；体积大。
Helfrich W. “Recombination radiation in anthracence crystals.” Phys Rev Lett, 1965,14:229 问题:驱动电压高（100V）,发光效率低,亮度差, 使用寿命短——看不到应用前景
1982年，P.S.Vincet等人试图通过薄膜代 替单晶来降低电压，并试图改进成膜工 艺来提高器件的发光亮度、降低驱动电 压，实现了30V直流驱动。量子效率只有 0.05％，稳定性极差。