有机电致发光材料
共轭高分子构建有机电致发光材料
共轭高分子构建有机电致发光材料
随着科技的进步和人们对环保、节能的追求，有机电致发光材料作为新一代发
光材料备受关注。其中，共轭高分子材料因其独特的电致发光特性而成为研究热点。本文将重点探讨共轭高分子在构建有机电致发光材料方面的应用。
共轭高分子是由具有π电子的共轭系统连接而成的高分子。它们具有良好的导
电性和光学性质，可以通过调整共轭系统的结构和改变共轭系统的长度来实现不同颜色的发光。在有机电致发光材料领域，共轭高分子具有以下几个方面的优势。
首先，共轭高分子具有较高的载流子迁移率。共轭系统中的π电子能够在分子
内自由传递，因此共轭高分子具有良好的电子传输性能。同时，与传统的发光材料相比，共轭高分子的载流子迁移率更高，有利于提高材料的发光效率。
其次，共轭高分子能够通过固态聚集诱导发光（AIE）效应来提高发光效率。
传统的有机发光材料在溶液状态下通常会发生聚集引起的荧光猝灭现象，导致发光效率低下。而共轭高分子由于其特殊的分子结构，可以在固态聚集状态下发射荧光，极大地提高了发光效率。
此外，共轭高分子具有良好的机械可加工性。由于其分子链结构的可调性，共
轭高分子材料可以采用不同的制备方法制备成薄膜、纳米颗粒等形式，并且能够通过改变共轭结构来调控材料的光学性质。这使得共轭高分子在多种载体中的应用非常灵活。
在实际应用中，共轭高分子构建的有机电致发光材料已广泛应用于照明、显示、生物医学等领域。
首先，在照明领域，共轭高分子材料可以制备出高亮度、高效率的有机发光二
极管（OLED）。OLED作为新一代照明技术，具有色彩饱和度高、能耗低、可柔
有机发光材料
有机发光材料
有机发光材料是一种具有发光特性的材料，它可以在不需要外部电源的情况下
发出光线。有机发光材料具有许多优良的特性，比如发光效率高、色彩丰富、柔性可塑性强等，因此在显示、照明、生物医学等领域有着广泛的应用前景。
首先，有机发光材料具有高发光效率。相比于传统的无机发光材料，有机发光
材料在能量转换上更加高效，能够将电能转化为光能的效率更高，这使得其在显示和照明领域有着巨大的优势。高发光效率也意味着在同样的能量输入下，有机发光材料能够提供更亮的光线，这对于提升显示屏和照明灯具的亮度至关重要。
其次，有机发光材料的色彩丰富。有机发光材料可以通过调整分子结构和化学
成分来实现不同颜色的发光，从暖白到冷白，再到红、绿、蓝等各种颜色都可以被实现。这使得有机发光材料在显示领域有着广泛的应用，比如手机屏幕、电视屏幕、平板电脑等，都可以通过有机发光材料呈现出鲜艳生动的色彩。
另外，有机发光材料具有柔性可塑性强的特点。由于有机发光材料通常是以聚
合物为基础的，因此它具有很好的柔韧性，可以制成柔性显示屏、柔性照明灯具等产品。这种柔性可塑性使得有机发光材料在可穿戴设备、车载显示屏等领域有着广阔的应用前景。
总的来说，有机发光材料以其高发光效率、色彩丰富、柔性可塑性强等优良特性，已经成为显示、照明、生物医学等领域的研究热点，并且在商业化应用上也取得了一定的进展。随着科技的不断进步和创新，相信有机发光材料将会在未来发展出更多更广泛的应用，为人类的生活带来更多的便利和美好。
有机电致发光材料三(8-羟基喹啉)铝的合成工艺
有机电致发光材料三(8-羟基喹啉)铝（tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum, Alq3）是一种常用的有机半导体材料，广泛应用于有机发光二极管（OLED）、有机场效应晶体管（OEFT）和太阳能电池等领域。其合成方法较为简单，一般采用反相溶剂法，主要步骤如下：
1.雄性醇类亲核试剂（如异丙醇）在氧化剂存在下氧化制备出8-羟基喹啉酸（8-hydroxyquinolinol, HQ）。
将醇类亲核试剂（如异丙醇）放入反应釜内，加入氧化剂(如氧气或过氧化氢) 进行氧化反应。反应的最终产物是8-羟基喹啉酸。
2.在惰性溶剂（如氢氧化钾/钾碳酸钠溶液）中，将8-羟基喹啉酸与氯化铝反应制备出配合物Alq3。
在一个量热容器中加入8-羟基喹啉酸和氯化铝。在惰性溶剂（如丙酮或四氢呋喃）中在-78°C 的温度下进行反应，控制加入氢氧化钾/钾碳酸钠两者的浓度，使反应物迅速反应形成Alq3中间体。
在反应后，Alq3物质会沉淀在反应溶液中。为获取纯度高的Alq3，少量的取沉淀物用冷水洗涤，用真空泵吸干。这些步骤需要多次重复，以确保纯度充分高的Alq3沉淀晶体获得。
3.沉淀的Alq3物质在凉水中反复洗涤、过滤干燥、再经真空干燥得到纯净的Alq3粉末。取得的Alq3晶体沉淀通过凉水反复洗涤和过滤处理。这些沉淀晶体然后在高温烘干箱中干燥，也可在真空下在低温下干燥以去除水分。
这样合成得到的Alq3配合物大多数晶体为亮绿黄色，对有机发光二极管的制备有广泛应用。
上述工艺过程比较简单，但需要注意入料顺序、溶剂的选择和反应条件等因素，以保证合成出的Alq3样品物理化学性质良好，达到研究和工程应用的需求。
el发光原理
el发光原理
一、基本原理：
EL (Electroluminescence，电致发光) 是指在电场作用下，物质中电子和空穴发生复合产生光的现象。其基本原理是在电场作用下，能带中的电子由于能量提升而跃迁至导带，同时在价带中产生空穴。当电子与空穴再次复合时，会发射出能量对应的光。
二、材料选择：
实际应用中常用的EL发光材料主要有有机EL材料和无机EL 材料两类。
1. 有机EL材料：有机EL是将有机化合物溶解在适当的溶剂中得到的发光材料。这种材料通常具有较大的发光面积、较低的工作电压和较低的生产成本，但其亮度和长寿命方面相对较弱。
2. 无机EL材料：包括ZnS、ZnSe、ZnTe等材料。这些材料具有较高的亮度和长寿命，但制备过程复杂，生产成本较高。
三、工作原理：
在EL器件中，通常由发光层、电极和基座等构成。
1. 发光层：由发光材料构成，其中包含有机EL或无机EL材
料。当电场作用于发光层时，会激发发光材料中的电子和空穴，从而产生发光效应。
2. 电极：由导电材料构成，通常使用透明导电层和金属电极，用于提供电流和电场。透明导电层通常选用氧化锡或氧化铟锡(ITO)等材料，能够将电流均匀分布到发光层上。
3. 基座：用于支撑和固定发光层和电极，并提供电流输入和排热等功能。
四、发光机制：
发光机制主要分为注入型和载流子型两种。
1. 注入型：通过注入载流子至发光材料中产生电荷复合发光。当正向电压作用在器件上时，正电极注入正电荷，负电极注入负电荷；当逆向电压作用在器件上时，电荷注入相反。电子和空穴在发光层内发生复合，产生光。
有机电致发光发展历程及TADF材料的发展进展
有机电致发光发展历程及TADF材料的发展进展
1.1引言
有机光电材料（Organic Optoelectronic Materials），是具有光子和电子的产生、转换和传输等特性的有机材料。目前，有机光电材料可控的光电性能已应用于有机发光二极管（Organic Light-Emitting Diode，OLED）[1,2,3]，有机太阳能电池（Organic Photovoltage，OPV）[4,5,6]，有机场效应晶体管（Organic Field Effect Transistor，OFET）[7,8,9]，生物/化学/光传感器[10,11,12]，储存器[13,14,15]，甚至是有机激光器[16,17]。和传统的无机导体和半导体不同，有机小分子和聚合物可以由不同的有机和高分子化学方法合成，从而可制备出大量多样的有机半导体材料，这对于提高有机电子器件的性能有十分重要的意义。
其中，有机电致发光近十几年来受到了人们极大的关注。有机电致发光主要有两个应用：一是信息显示，二是固体照明。在信息显示方面，目前市面上主流的显示产品是液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD），它基本在这个世纪初取代了阴极射线管显示，被广泛应用于各种信息显示，如电脑屏幕，电视，手机，以及数码照相机等。但是，液晶显示器也有其特有的缺点，比如响应速度慢，需要背光源，能耗高，视角小，工作温度范围窄等。所以人们也迫切需要寻求一种新的显示技术来改变这种局面。有机发光二级管显示器（OLED）被认为极有可能成为下一代显示器。因为其是主动发光，相对于液晶显示器有着能耗低，响应速度快，可视角广，器件结构可以做的更薄，低温特性出众，甚至可以做成柔性显示屏等优势。但是，有机发光显示技术目前还有许多瓶颈需要解决，尤其是在蓝光显示上，还需要面对蓝光显示的色度不纯，效率不高，材料寿命短的挑战。目前，有机发光二极管显示的发展显示出研究，开发和产业化起头并进的局面。
有机电致发光材料..
器件的结构类型
单层结构 介绍：在器件的阴极和阳极间，制作有 一种或多种物质组成的发光层。单层器 件的发光层厚度通常在100nm。
优点：制备方法简单。
缺点： ① 复合发光区靠近金属电极而靠近金属 电极处缺陷多，非辐射复合几率大， 而且该处的高电场容易产生发光淬灭； ② 由于两种载流子注入不平衡，载流子 的复合几率比较低，因而影响器件的 发光效率。
OLED器件发光过程
1.载流子的注入：在外加电场作用下，电子和空穴分别从阴极和阳极 注入到夹在电极之间的有机功能薄膜层。 2.载流子的迁移：注入的电子和空穴分别从电子传输层空穴传输层向 发光层迁移。 3.载流子的复合：电子和空穴结合产生激子。 4.激子的迁移：激子在电场作用下迁移，将能量传递给光分子，并激 发电子从基态跃迁到激发态。 5.电致发光：激发态能量通过辐射失活，产生光子，释放能量。
DL-B型双层EL器件结构图
DL-A型双层EL器件结构图
三层结构 介绍： 由空穴传输层(HTL)、电子传输层(ETL) 和将电能转化成光能的发光层组成。HTL负责 调节空穴的注入速度和注入量, ETL负责调节 电子的注入速度和注入量。 优点: 使三层功能层各行其职，对于选择材料和 优化器件结构性能十分方便，是目前有机EL 器件中最常用的器件结构之一。
最大外量子效率1％
最大亮度大于1000cd/m2
4).1990年，Burroughs等人将共轭聚合物聚对苯基乙烯（PPV）制作了高 分子发光二极管，简化了制备工艺，开辟了发光器件的又一个新领域， 即聚合物薄膜电致发光器件。
有机电致发光材料研究进展
有机电致发光材料研究进展
摘要：随着科技的发展，液晶显示器由于耗能高，成本高等各种缺点，已经满足不了人们越来越高的要求，而有机电致发光材料研究进展非常快，已经可以成熟，亮度高，成本低，能耗低，有机电致发光材料替代液晶显示器是历史的大趋势。
关键词：
一.有机电致发光材料的介绍
科技在发展，人类对显示器的对比度，色彩变化，分辨率，成本，能耗，质量等，都提出了越来越高的要求，液晶显示器由于各种缺点，已经满足不了人们的要求，而这时候，有机电致发光材料的研究进展很快。
有机电致发光材料运用了电子发光的特性：当电子通过时，某些材料会发光。有机电致发光元件最简单的形式是由一个发光材料层组成，镶嵌在两个电极之间。当两个电极加上电压时，载流子运动，穿过有机层，直至电子，空穴，并重新结合，这样达到能量守恒并将过量的能量以光波的形式释放。
就现在的研究进展来说，能用来做有机电致的材料有三类：小分子有机材料，金属络合物，有机高分子材料。
现在研究最多的是有机高分子材料，以典型的以聚对苯乙烯类化合物为代表，这一类的材料有以下特点；良好的加工性能，可制成大面积薄膜。具有良好的电，热稳定性。他的共轭聚合物的电子结构，发光颜色，可在合成过程中进行相应调节。
有机电致发光材料的优点有：能耗低，有机电致发光材料无需背光照明；响应速度非常快（数us到数十us）这在现实活动图像中非常重要；环境适应性强，具有非常良好的温度特性，可能低温环境下现实；可实现宽视角，能实现高分辨率显示，高对比度；如用玻璃衬底可实现大面积平板显示，用柔软作衬底，则能做出能折叠的显示器，这使得方便性大大地提升了；还有，有机电致发光材料的结构简单，成本也相应比较低，不需要背景光源和滤光片，可制造出超薄，质量轻，易于携带的产品。
有机发光原理
有机发光原理
有机发光原理是指有机材料在外界电场或光场的作用下产生发光现象的物理过程。有机发光是一种电致发光（Electroluminescence）现象，它利用有机材料的特性，在外
界电压的激励下，通过电子和空穴的复合过程，发射出可见光。
有机发光的关键是有机发光材料。一般来说，有机发光材料是一种以碳为主要成分的有机化合物，其分子具有特殊的结构和能级分布。在有机发光材料中，通常包含一个共轭结构的电子传输区域和一个空穴传输区域。这两个区域之间存在能级差，当施加电场时，电子和空穴可以在这两个区域之间移动。
在有机发光过程中，首先需要施加电压。当电场作用于有机发光材料时，电子从低能级跃迁到高能级的传输区域，而空穴从高能级跃迁到低能级的传输区域。由于电子和空穴的相遇，会发生电子和空穴的复合过程，能量的释放形成了光子，即光的发射。
有机发光原理的核心是通道能级的调控。通过设计有机发光材料的分子结构，可以调整能级差和传输区域的能带结构。这种调控能够控制光的颜色和效率，从而实现不同颜色的有机发光材料的制备。
有机发光具有许多优点，比如制备工艺简单、成本较低、发光效率较高、柔性性能好等，因此在显示技术、照明、光电子学等领域有广泛的应用前景。尽管有机发光在某些方面还存在一些挑战，如光稳定性和长期稳定性等问题，但随着技术的不断
发展和进步，相信有机发光技术将会得到更加广泛的应用和推广。
无机和有机电致发光材料
无机和有机电致发光材料
电致发光技术是一种通过电场激发材料发光的技术，它已经成为制造高质量平面显示器和照明设备的关键技术之一。无机和有机材料是目前应用最广泛的电致发光材料，以下是它们的详细介绍。
一、无机电致发光材料
1.磷光体
磷光体是由氧化物或氟化物等高熔点材料和稀有金属离子组成的复合材料，具有较高的耐高温性和抗氧化性。目前，磷光体已被广泛应用于LED照明和显示器行业。其中，红色磷光体的发光效率较高，已经成为了LED照明产业中应用最广泛的颜色之一。
2.氮化物LED
氮化物LED是由镓铝氮化物等材料制成的发光二极管，具有发光效率高，颜色纯度度高等特点。目前，氮化物LED已被广泛应用于绿色、蓝色和紫色LED照明以及RGB LED显示器中。
3.硅基LED
硅基LED是由硅材料和硅基异质结构组成的发光器件，具有低电压、高效率、长寿命等特点。硅基LED已经成为了微电子学、生命科学、航空航天等领域的关键设备。
二、有机电致发光材料
1.聚合物LED
聚合物LED是由导电聚合物或导电聚合物复合材料制成的发光器件。它具有发光效率高、颜色范围广等优点，目前已被广泛应用于照明、显示、可穿戴等领域。
2.小分子有机LED
小分子有机LED是由有机荧光分子制成的发光器件，具有可调颜色、发光亮度高等特点。它已经被广泛应用于OLED电视、OLED照明等领域。
总体来说，无机和有机电致发光材料都具有各自的特点和优缺点。未来，随着材料科学和控制技术的不断发展，电致发光材料的性能将
得到进一步提高和改善。
第五讲：有机电致发光材料
2021/8/10
武汉工业学院化学与环境工程学院
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2.2有机电致发光材料的分类
有机电致发光材料的合成方法多种多样，反应 方式、反应机理也不尽相同，极易产生副反应， 所以要制得很纯的有机物是比较困难的。有机电 致发光材料是有机电致发光器件的物质基础，材 料的性质将直接影响器件的性能，用于EL的有机 材料应该具备下列特性：
烯(P轻PV基)及喳其琳衍铝生(A物lq3。)
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2.3 有机电致发光的优点及应用领域
能够产生电致发光的固体材料有很多种，但研究较多而 且能达到实用水平的主要是无机化合物半导体材料，由于使 用无机材料制作的EL器件具有结构牢固、驱动电压低、使用 寿命长、稳定性强等许多优点而得到了非常广泛的应用，但 是无机EL器件的制作成本较高，加工困难，发光效率低，发 光颜色不易调节，较难以实现全色(有效的蓝色发射直到最近 几年内才得以实现)显示，而且由于很难实现大面积的平板显 示的缺点，使其进一步的发展受到了很大的限制。与无机电 致发光相比，有机电致发光(Organic Electroluminescence, OEL)具有很多优点：
(5)可制作复杂的字符和图样，易实现大面积全色显示； 用柔性材料做衬底，能制成可折叠的显示器。
2021/8/10
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有机电致发光材料
有机电致发光材料
有机电致发光（OLED）材料是一种在电场作用下产生发光的有机材料，具有高亮度、高对比度、宽视角、薄、轻、柔性等特点，被广泛应用于显示器、照明、生物医药等领域。有机电致发光材料的研究和开发已经成为当今光电材料领域的热点之一。
首先，有机电致发光材料具有优异的发光特性。它能够在低电压下产生高亮度的发光，具有较高的发光效率和光电转换效率。同时，OLED材料的发光波长范围广，可以实现全彩色显示，满足不同应用场景的需求。此外，有机电致发光材料还具有快速响应速度和良好的稳定性，能够长时间保持良好的发光性能。
其次，有机电致发光材料具有良好的加工性能和柔性。OLED材料可以通过溶液法、真空蒸发法等简单加工工艺制备成薄膜，适用于各种基板材料上。同时，有机电致发光材料可以制备成柔性器件，具有弯曲、折叠等特性，可以应用于柔性显示器、可穿戴设备等领域，拓展了其应用范围。
此外，有机电致发光材料还具有环保、节能的特点。相较于传统的无机发光材料，OLED材料不含重金属等有害物质，对环境友好。同时，有机电致发光材料在低电压下即可发光，具有较低的功耗，能够实现节能减排的效果，符合可持续发展的趋势。
总的来说，有机电致发光材料具有优异的发光特性、良好的加工性能和柔性、环保节能等优点，是一种具有广阔应用前景的新型光电材料。随着技术的不断进步和应用需求的增加，有机电致发光材料必将在显示、照明、生物医药等领域发挥越来越重要的作用，为人类生活带来更多的便利和美好。
基于有机类衍生物的新型电致化学发光材料
基于有机类衍生物的新型电致化学发光材料电致化学发光（ECL）是指在电化学反应中产生化学反应激发态的能量，在激发态返回基态的过程中，放出光子能量产生发光现象。ECL技术
在生物传感器和生物成像等领域有着广泛的应用。为了获得更高质量和更
高效率的ECL发光材料，研究人员一直在探索新颖的ECL发光材料。
有机类化合物具有许多优异的特性，如可控性、结构多样性、低成本、易于制备等，因此是ECL发光材料研究中的热门领域之一。目前，研究人
员已经成功地合成出一系列基于有机类衍生物的新型ECL发光材料。
其中，聚苯乙烯衍生物是一种常见的有机类ECL发光材料。研究人员
通过调控衍生基的结构和分子结构，成功合成了具有高效率和优异性能的
聚苯乙烯衍生物ECL发光材料。此外，苯胺、杂环化合物和有机金属络合
物等也是常见的有机类ECL发光材料。
在继续研究中，研究人员将进一步探索有机类ECL发光材料的结构和
性质，以开发更高效、更灵敏的ECL发光材料，为生物传感器和生物成像
等领域的应用提供更加可靠的支持。
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。
电致发光原理
电致发光原理
电致发光（Electroluminescence，简称EL）是一种通过电场激发材料发光的现象，是一种重要的发光原理，也是现代光电器件中应用广泛的一种技术。电致发光技术已经在液晶显示、有机发光二极管（OLED）、柔性显示、照明等领域得到了
广泛的应用。
电致发光原理的基本过程是，当一个电场作用于某些半导体材料时，激发了材
料内部的载流子，使得激子（由电子和空穴组成的激发态）产生。当激子退激发时，会释放出能量，导致材料发光。
电致发光的基本原理可以分为两种类型，有机电致发光和无机电致发光。有机
电致发光是指利用有机材料（如聚合物）制成的发光材料，通过外加电场激发发光的现象。而无机电致发光则是利用无机半导体材料（如硫化锌、氮化镓等）制成的发光材料，同样是通过外加电场激发发光。
在有机电致发光中，最为典型的应用就是有机发光二极管（OLED）。OLED
具有自发光、视角大、响应速度快、发光效率高等优点，被广泛应用于手机屏幕、电视显示屏、车载显示屏等领域。而在无机电致发光中，最为典型的应用是LED。LED具有高亮度、低功耗、长寿命等优点，被广泛应用于照明、指示灯、显示屏
等领域。
电致发光技术的发展，为光电器件的应用带来了革命性的变革。它不仅提高了
显示屏的亮度和清晰度，还使得照明领域的节能环保得到了更好的实现。同时，电致发光技术也为柔性显示、透明显示、透明照明等新型应用提供了可能。
总的来说，电致发光原理是一种重要的发光原理，它的应用已经深入到人们的
生活和工作中。随着技术的不断进步和创新，相信电致发光技术在未来会有更加广阔的应用前景。
有机发光材料
有机发光材料
有机发光材料（Organic Light Emitting Material）是指能够在
电流激发下发光的一种材料。相比传统的无机发光材料，有机发光材料具有许多独特的特点，例如低功率驱动、高亮度、快速响应速度、薄型化、柔性化等。因此，它在发光显示、照明、显示技术等领域具有广阔的应用前景。
有机发光材料的发光原理是通过在电流激发下电荷载流子在材料中复合产生激子（激发态光电子与空穴的组合体），随后激子变为基态并释放光子，从而达到发光的效果。而这一过程与晶格的破坏无关，因此材料不需要具有完美的晶体结构，这也是有机发光材料能够制备成薄膜、柔性器件等形式的重要原因。
目前，有机发光材料主要分为荧光材料和磷光材料两大类。荧光材料是指激子经过非辐射转变为基态的过程非常迅速，因此释放的光子的能量一般与激子的能量差相等，即荧光材料发出的光子的能量等于材料吸收到的光子能量减去材料损耗的能量。而磷光材料的发光过程要比荧光材料更加复杂，它的激子非辐射转变为基态的过程比较缓慢，激子能量会经历一段时间的非辐射能量传递和转换，最终释放出的光子能量与激子初始能量之差可以比荧光材料大，因此具有更高的发光效率。
有机发光材料的研究和应用主要集中在有机发光二极管（OLED）技术领域。OLED作为一种新型的发光显示技术，
具有许多优势，例如低功耗、高亮度、高对比度、视角宽等，因此在手机、电视、平板电脑等显示设备中得到广泛应用。有机发光材料的选择和设计对于OLED器件的性能和稳定性有
着重要的影响。研究人员通过调整材料的分子结构和能级，不断改进有机发光材料的光电特性，以提高器件的发光效率和寿命。
有机电致发光材料的设计与合成
有机电致发光材料的设计与合成
有机电致发光材料是一种能够通过施加电场使其产生发光的材料。它在视觉显示、生物成像、光电器件和传感等领域有着广泛的应用。本文将讨论有机电致发光材料的设计与合成方法，以及其在相关领域的应用前景。
首先，有机电致发光材料的设计是关键。它们通常由共轭有机分子构成，通过
激发态分子的能级结构和分子间相互作用的调控，实现电场诱导的发光。设计合适的分子结构可以调整电子传输和激发态跃迁的能垒，从而实现高效的电致发光性能。
一种常用的设计策略是引入导电性或能带调控单元。导电性单元可以增强电子
传输效率，提高载流子的注入和传输效果，进而提高发光效率。常见的导电性单元包括芳香族化合物、多环芳烃和杂原子等。而能带调控单元则可用于调整激发态的能级结构，提高电致发光效果。这些单元可以是各种官能团，如氧、氮、硫等，通过调整分子的共轭程度和π电子的相互作用来实现。
其次，有机电致发光材料的合成方法也具有重要意义。一种常用的合成方法是
基于碳链扩展法，通过选择合适的合成前体和反应条件，将共轭结构逐步扩展，从而合成具有期望性能的有机电致发光材料。常见的碳链扩展方法有烯烃亲核加成、金属配合物催化的偶联反应等。此外，还可以采用分子内的环化反应、取代反应和原子转移反应等方法来实现分子结构的合理调控。
有机电致发光材料的合成还可以通过构建共轭聚合物实现。共轭聚合物由多个
共轭单元组成，具有良好的电导性和电致发光性能。它们的合成通常通过特定的共轭聚合反应，如环化反应、活性烯烃亲核加成反应和交叉偶联反应等。共轭聚合物可通过调整单元的种类、分子结构和拓扑结构来调控其电致发光性能。
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器件的结构类型
单层结构 介绍：在器件的阴极和阳极间，制作有 一种或多种物质组成的发光层。单层器 件的发光层厚度通常在100nm。
优点：制备方法简单。
缺点： ① 复合发光区靠近金属电极而靠近金属 电极处缺陷多，非辐射复合几率大， 而且该处的高电场容易产生发光淬灭； ② 由于两种载流子注入不平衡，载流子 的复合几率比较低，因而影响器件的 发光效率。
电子传输材料 应满足的要求： • • • • • 具有良好的电子传输特性，即电子迁移率高； 具有较高的电子亲和能，易于由阴极注入电子； 相对较高的电离能，有利于阻挡空穴； 不能与发光层形成激基复合物； 成膜性和热稳定性良好，不易结晶。
一般来说，电子传输材料都是共扼平面的芳香族化合物，他们大都有较好的接
聚合物材料 聚合物发光材料的特性: • 当短波光照射时，在390nm～780nm的可见光范围内，聚合物粉末或溶 液具有高效率的荧光；
• 具有较高的导电率，呈现良好的半导体特性；
• • 具有良好的成膜特性，在几百甚至几十纳米的薄膜内基本无针孔； 稳定性强，一般都具有良好的机械加工性能。
金属配合物发光材料
发光效率：>10lm/W；
稳定性：亮度为100cd/m2时，工作寿命大于1万小时；
发光寿命：绿光器件达8万小时，黄光器件达3万小时，蓝光器件达8千小时； 最大尺寸：已经超过40英寸。
OLED的特点
1. 全固态器件,自发光型,无真空腔,无液态成分,不怕震动,使用方 便； 2. 响应速度快(微秒量级)，视角宽(大于160度)，工作温度范围宽 (-40℃～80℃)； 3. 有机电致发光材料可选范围广,容易得到全色显示；
有机电致发光材料
基本概念
电致发光(EL)是指发光材料在电场作用下，受到电流电压的激发 而发光的现象，是一种直接将电能转化为光能的过程。 有机电致发光是指由有机光电功能材料制备成的薄膜器件在电场 的激发作用下发光的现象。 根据制备功能薄膜所采用的发光材料的不同，可分为：
有机电致发光二极管（OLED） 聚合物电致发光二极管（PLED）
空穴传输材料应满足的要求 • 具有良好的空穴传输特性，即空穴迁移率高； • 具有较低的电子亲和能，有利于空穴注入； • 激发能量高于发光层的激发能量； • 不能与发光层形成激基复合物； • 具有良好的成膜性和较高的玻璃化温度，热稳定性好，可以用真空蒸 发法形成致密的薄膜，不易结晶。
电荷注入材料
在多层结构的OLED器件中，空穴的传输速率要大于电子的传输速率，这样就 造成空穴和电子复合形成激子的比例不对等，为了提高载流子的输入效率，而且 需要尽可能地使传输到发光层的载流子比例达到平衡。其方法是在阴极和电子传 输层之间插入电子注入层，在阳极与空穴传输层之间插入空穴注入层。 电子注入材料 可以作为电子注入层材料的有金属盐、金属氧化物或其掺杂的电子传输材料。 其作用是提高电子从阴极注入电子传输层和发光层的效率。研究较多的电子注 入材料是碱金属氟化物系列。 空穴注入材料 空穴注入层材料一般选择有机或无机半导体材料。其作用是降低界面势垒，提 高空穴注入效率，延长器件的寿命。常见的空穴注入材料有金属酞菁化合物， 三苯胺和C60等。
最大外量子效率1％
最大亮度大于1000cd/m2
4).1990年，Burroughs等人将共轭聚合物聚对苯基乙烯（PPV）制作了高 分子发光二极管，简化了制备工艺，开辟了发光器件的又一个新领域， 即聚合物薄膜电致发光器件。
有机电致发光二极管(OLED)
近十多年里,OLED作为一种新型显示技术已经取得了长足的发展， 就器件的发光亮度、发光效率和寿命而言，OLED器件已经基本达到了 实用的要求。
电极材料
阴极和阳极是整个器件的支撑，电极材料是OLED 器件实现发光功能 的基础，为了实现电子和空穴分别有效地注入有机材料功能层，电极与有 机材料必须在能级上匹配，所以阴极应是一种低功函数材料，而阳极则应 是高功函数的材料，这样的组合才能使得器件的注入能垒最低。 OLED器件的阴极：主要包括金属以及金属合金材料。由于低功函数的金属 化学性能活泼，它们在空气中易于氧化，对器件的稳定性不利。因此，常 把低功函数的金属和高功函数且化学性能比较稳定的金属一起蒸发形成合 金阴极。 OLED器件的阳极：主要有透明导电氧化物及金属两类。
DL-B型双层EL器件结构图
DL-A型双层EL器件结构图
三层结构 介绍： 由空穴传输层(HTL)、电子传输层(ETL) 和将电能转化成光能的发光层组成。HTL负责 调节空穴的注入速度和注入量, ETL负责调节 电子的注入速度和注入量。 优点: 使三层功能层各行其职，对于选择材料和 优化器件结构性能十分方便，是目前有机EL 器件中最常用的器件结构之一。
小分子电致发光材料 小分子发光材料应满足的要求 • 具有高效率的荧光量子效率； • 具有良好的化学稳定性和热稳定性，不与电极和载 流子传输材料发生反应； • 易形成致密的非晶态膜，不易结晶； • 具有适当的发光波长； • 具有一定的载流子传输能力。
发光材料按分子结构特性分为有机小分子荧光材料 和有机金属配合物材料，前者种类最多，典型的小 分子荧光有机电致发光材料如DCM发红光，香豆素 C540发绿光。
发光材料
介绍：有机电致发光材料是有机电致发光器件的核心组成部分，材 料的热稳定性、光化学稳定性、量子效率、成膜性和结晶性等都对 制作器件有很大的影响。 有机电致发光材料需要满足的条件： 良好的半导体性质，有较高的载流子迁移率 固体薄膜状态下应具有高的荧光量子效率，荧光激发光谱主要分布 在400~700nm的可见光区域内，光色要纯 良好的成膜性，适合真空蒸镀成膜 良好的热稳定性及机械加工性能
有机配合物是最早使用的有机电致发光材料，具有优良的载 流子传输特性和成膜性能，典型的有8-羟基喹啉铝（Alq3）及铍 的络合物Bebq2。
电荷传输材料 有机电荷传输材料包括电子传输材料和空穴传 输材料。在外电场作用下，当有载流子（电子或空 穴）注入时，在其分子间可以进行载流子的定向迁 移从而实现电荷传输过程。通常，由于电荷传输材 料具有较大的共轭结构或是有机金属配合物，因此 也具有发光性质。
驱动电压30V， 但是器件的量子效率很低，小于1％ 特点： (1)单层器件；(2)驱动电压高； (3)器件效率低
3). 1987年美国Kodak 公司的邓青云等采用了夹层式的多层器件结构，开创 了有机电致发光的新的时代。
创新点：(1)多功能有机层的结构； (2)超薄的有机层厚度
75nm 60nm
驱动电压小于10V
OLED器件发光过程
1.载流子的注入：在外加电场作用下，电子和空穴分别从阴极和阳极 注入到夹在电极之间的有机功能薄膜层。 2.载流子的迁移：注入的电子和空穴分别从电子传输层空穴传输层向 发光层迁移。 3.载流子的复合：电子和空穴结合产生激子。 4.激子的迁移：激子在电场作用下迁移，将能量传递给光分子，并激 发电子从基态跃迁到激发态。 5.电致发光：激发态能量通过辐射失活，产生光子，释放能量。
4. 亮度，效率高；
5. 直流驱动电压低，能耗少，可与集成电路驱动相匹配； 6. 制作工艺简单，成本低；
7. 可实现超薄的大面积平板显示；
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ8. 良好的机械加工性能,可做成柔性显示器。
聚合物电致发光二极管(PLED)
PLED,即第二种有机发光材料为高分子聚合物，也称为高分子发光 二极管(PLED)，由英国剑桥大学的杰里米伯勒德及其同事首先发现。聚 合物大多由小的有机分子以链状方式结合在一起，以旋涂法形成高分子 有机发光二极管。 作为一种发光显示材料，聚合物发光二极管(PLED)材料具有很强的 应用潜力，因为它是一种自发光的材料，并且还具有制作相对容易的优点。 因此在制作有机发光二极管器件(OLEDs)时，PLED材料是一种很好的基 本材料，因为与小分子OLED材料20 ～25的发光效率相比，PLED材料的 发光效率则为30～40。
金属阴极 DC 复合 电源 有机层
e
e
h
光发射
h
透明阳极 衬底
器件主要性能指标
载流子迁移率 ：载流子迁移率是指载流子（空穴或电子）在单位电场作用下 在给电定材料中的平均漂移速度，是载流子在电场作用下运动速度的量度， 载流子的漂移速度与迁移率成正比关系。
量子效率：有机电致发光器件的量子效率可用外量子效率和内量子效率来评 价。 外量子效率是指发光器件输出的光子数与注入的电子数之比； 内量子效率则是产生于器件内部的光子数与注入的电子数之比。 能量效率与功率效率：有机电致发光器件的能量效率是指向器件外部辐射的 光功率与外加的电功率之比。 功率效率是指器件每单位面积输出的光通量与输入电功率之比。 器件寿命：器件寿命是指有机电致发光器件实际能够使用的时间长度，通常 以小时表示。
End, thank you!
单层EL器件结构图
双层结构 介绍： 柯达公司首先提出了双层有机膜结构，有效 地解决电子和空穴的复合区远离电极和平衡载流 子注入速率问题，使有机电致发光的研究进入了 一个新阶段。他们的器件结构也叫DL-A型双层结 构。 如果发光层材料具有空穴传输性质，就需要 使用DL-B型双层结构，即需要加入电子传输层以 调节载流子的注入速率，使注入的电子和空穴是 在发光层处复合。 特点: 发光层材料具有电子传输性，需要加入一层 空穴传输材料去调节空穴和电子注入到发光层的 速率，这层空穴传输材料还起着阻挡电子的作用， 使注入的电子和空穴在发光层处发生复合。
三层EL器件结构图
多层结构
特点：可提高OLED的发光亮度和发光效率。
形式： ① 在两电极内侧加缓冲层，以增加电子和空穴的注入量； ② 为提高器件的发光效率，使用了空穴阻挡层HBL。
多层EL器件结构图
器件的发光原理
在外界电压的驱动下，由电极注入的电子和空穴在有机物中复合而释放 出能量，并将能量传递给有机发光物质的分子，使其受到激发，从基态 跃迁到激发态，当受激分子从激发态回到基态时辐射跃迁而产生发光现 象。
受电子能力，同时在一定正向偏压下又可以有效地传递电子。目前己知的性能优 良的电子传输材料并不多，其中一个原因是存在着电子捕获。
噁二唑及其衍生物，吡啶，硫酰噻吩等常用作这种材料，许多金属配合物同时
具有发光和电子传输特性，可以兼作电子传输材料，如8-羟基喹啉铝（Alq3）。
空穴传输材料
常用的空穴传输材料分子结构
电致发光的发展
1). 1953年，Bernanose等第一次发现了有机物中的电致发光现象； 1963年美国纽约大学的Pope等人也观察到了晶体蒽薄膜的电致。 蒽
单晶层厚度 20m，驱动电压 400 V
2). 1982年 Vincett的研究小组制备出厚度0.6m 蒽的薄膜，并观测到电 致发光。