有机电致发光器件及器件界面特性
有机电致发光器件OLED技术介绍
有机电致发光器件OLED技术介绍有机电致发光器件OLED（Organic Light Emitting Diode）是一种新型的发光器件技术，由有机材料制成。
OLED技术结合了有机材料的特性和发光器件的的特性，可以在不需要背光的情况下发出颜色丰富、亮度较高的光。
它具有响应快、发光效率高、能耗低等优点，因此在显示技术领域具有广阔的应用前景。
OLED技术是基于有机材料中的发光现象。
有机材料是一种由碳元素构成的化合物，具有很强的光致发光特性。
与传统的LED器件相比，OLED器件不需要外部的背光源，而是利用有机材料自身的特性直接发光，因此OLED器件可以制作得非常薄，达到几个纳米的厚度。
OLED器件由四个不同的部分组成：一层有机发光层、两层电极和一层衬底层。
其中，有机发光层是OLED器件的最关键部分，它薄至仅几纳米，通过在该层中注入电荷，有机分子发生电致发光现象。
电荷分为正电荷和负电荷，它们在有机发光层内重组，释放出能量并发出光。
有机发光层的材料通常采用芳香族化合物以及有机金属配合物等。
OLED的工作原理是由电流经过电极进入有机发光层时，电流携带着电子和正孔进入有机发光层，电子和正孔在该层中相遇并发生复合。
在复合的过程中，电荷之间的能量被释放成光能，发出可见光。
而且，由于电荷可以自由运动，OLED器件具有快速的响应速度，可以实现高频率的图像刷新，扩大了其在电视和显示器领域的应用。
OLED技术具有许多优势。
首先，它可以制造出非常薄、灵活的器件。
由于有机材料可以制造成非常薄的膜，因此OLED显示器可以做到薄如蝉翼，并且可以弯曲、折叠，实现更灵活的设计。
其次，OLED器件具有高亮度和鲜艳的颜色。
由于OLED器件可以直接发光，而不需要背光源，因此可以实现更高的亮度，并且颜色更加鲜艳，对比度更高。
此外，OLED 器件的发光效率也比传统的LED器件高，能耗更低。
最后，OLED器件具有非常快速的响应速度。
由于电荷在有机材料中的运动速度非常快，因此OLED器件可以实现高频率的图像刷新，不会出现拖影现象。
OLED
分类
（一）从器件结构上进行分类 OLED，是一种有机电致发光器件，由比较特殊的有机材料构成的，按照其结构的不同可以将其划分为四种 类型，即单层器件、双层器件、三层器件以及多层器件。 （1）单层器件 单层器件也就是在器件的正、负极之间接入一层可以发光的有机层，其结构为衬底/ITO/发光层/阴极。在这 种结构中由于电子、空穴注入、传输不平衡，导致器件效率、亮度都较低，器件稳定性差。 （2）双层器件 双层器件是在单层器件的基础上,在发光层两侧加入空穴传输层（HTL）或电子传输层（ETL），克服了单层 器件载流子注入不平衡的问题，改善了器件的电压-电流特性，提高了器件的发光效率。 （3）三层器件 三层器件结构是应用最广泛的一种结构，其结构为衬底/ITO/HTL/发光层/ETL/阴极。这种结构的优点是使激 子被局限在发光层中，进而提高器件的效率。
电子产品领域中，OLED应用最为广泛的就是智能手机，其次是笔记本、显示屏、电视、平板、数码相机等 领域，由于OLED显示屏色彩更加浓艳，并且可以对色彩进行调教（不同显示模式），因此在实际应用中非常广 泛，特别是当今的曲面电视，广受群众的好评。
这里需要提一点VR技术，LCD屏观看VR设备有非常严重的拖影，但在OLED屏幕中会缓解非常多，这是因 为OLED屏是点亮光分子，而液晶是光液体流动。因此，在16年OLED屏幕正式超越了LCD屏，成为了手机界的 新宠儿。
（3）电子和空穴的再结合。当器件发光层界面处的电子和空穴达到一定数目时，电子和空穴会进行再结合并 在发光层产生激子。
（4）激子的退激发光。
显示技术
分类
优势
1、OLED显示技术依制程方式分为高分子制程及小分子制程两类，高分子制程(PLED)因不需薄膜制程，故 设备投资及生产成本均远低于TFT-LCD(类似CD—R以旋转涂布spin-coating方式涂模)，较利于大尺寸显示器的 发展。但由于PLED每个颜色的衰减常数不同，因此产品多彩化不但困难，产品使用寿命也因而受到影响。小分 子有机电激发光元件虽在多彩化方面优于高分子有机电激发光元件，但设备投资及生产成本较高(因采加热蒸镀方 式蒸镀多层有机薄膜材料，为避免材料间的相互污染，故必须使用价格昂贵的多腔体的真空设备，且驱动电压大 及产出率较低。
有机电致发光器件OLED技术介绍
有机电致发光器件OLED技术介绍有机电致发光器件(Organic Light-Emitting Diode, OLED)是一种新型的发光器件技术，由有机材料构成。
与传统的液晶显示技术相比，OLED具有更高的亮度、对比度、响应速度和视角范围。
它也具有更薄、更轻、更柔性以及更低的功耗特性。
因此，OLED被广泛运用于电视、手机、平板电脑和显示屏等各种领域。
以下是OLED技术的介绍。
首先，OLED的工作原理是通过在有机材料中注入电流来激发有机分子发光。
它由四个主要的组成部分构成：有机发光层、电子传输层、空穴传输层和电子注入层。
当电流通过电子传输层和空穴传输层时，电荷载流子在发光层中结合并释放出能量，产生光子。
这一发射光子的过程是受电流调控的，因此可以随时调整亮度。
OLED的一个重要特点是可以实现主动矩阵驱动，这意味着每个像素点都能够独立控制。
这种能力使得OLED在显示领域非常有优势。
与传统的液晶显示技术相比，液晶显示技术需要背光源才能产生光亮的像素。
而OLED每个像素都能够自己发光，因此具有更高的对比度和更广的视角范围。
此外，OLED还具有高亮度和真实色彩的优势。
有机材料可以发射出非常鲜艳和纯净的颜色，而且亮度更高，使得OLED在显示领域表现出色。
在电视和手机等大屏幕设备上，OLED可以提供更丰富、逼真的视觉体验。
另外，OLED的柔性特性也为其应用提供了更多可能。
传统的液晶显示器需要通过切割和粘贴的方式来制作大屏幕设备，而OLED可以在柔性底板上制作，从而实现超薄和弯曲的显示器。
这使得OLED可以应用于可穿戴设备、卷曲屏幕和可折叠设备等领域。
尽管OLED在显示技术中有着许多优势，但也存在一些挑战。
其中之一是有机材料的寿命问题。
有机材料在使用过程中会逐渐降解和失去发光性能，从而影响显示质量和寿命。
为了解决这个问题，研究人员一直在努力开发新的有机材料以提高稳定性。
另一个挑战是制造成本。
目前，OLED 的制造成本相对较高，限制了其在大规模应用中的普及。
OLED有机电致发光材料与器件
1、有机材料中载流子输运（纵波、孤子）P16~P17与无机半导体或单晶材料不同的是，有机半导体中并没有延续的能带，有机半导体的结构中都会有去定域化的π电子，这些电子比较自由，但也只被局限在分子之内，因此，跳跃式的理论最常被用来说明电荷在有机分子间传递的现象，即在一电场的驱动下，电子在被激发或被注入至分子的LUMO能级后，经由跳跃至另一分子的LUMO能级，以达到传递的目的。
需要特别指出的是，电荷并不只是简单地以电子或空穴存在于这些有机分子中，而是带电荷的位置会伴随化学键长和结构而变形。
因此，一个电子或空穴加上变形区形成一个单位一起移动，此单位称为极化子。
有机半导体由于电子或空穴的移动往往伴随着结构的变形（核的运动），所以有机半导体中的自由电子或空穴的迁移率一般比无机半导体或金属中的低。
2、OLED结构（从能级匹配分析）P27~P29发光层（EML）、电子/空穴输运层（E/HTL）、阻隔层（BL）、电子/空穴注入层（E/HIL）、激子幽禁层（ECL）激子：在光跃迁过程中，被激发到导带中的电子和在价带中的空穴由于库仑相互作用，将形成一个束缚态，称为~。
而激子的复合导致发光。
淬灭：在这里，淬灭是指在荧光过程中，光子产生的数量在很短的时间内衰减或者消失。
PS：空穴阻隔是因为阻隔层的HOMO能级比发光层高，因此在EML和BL间会产生很大的能垒，空穴的传递会被阻挡在发光层与阻隔层的界面，增加了空穴在界面的浓度，如此可增加电子、空穴在发光层发生复合的几率。
而这些阻隔层的三重态激发态的能隙也要比发光层大，才可防止能量转移至电子输运层而消光。
3、OLED发光原理（主发光、掺杂、主客体关系）P23、P14步骤一：当施加一正向外加偏压，空穴和电子克服界面能垒后，经由阳极和阴极注入，分别进入空穴输运层（HTL）的HOMO能级和电子输运层（ETL）的LUMO能级；步骤二：电荷在外部电场的驱动下，传递至空穴输运层和电子输运层的界面，因为界面的能级差，使得界面会有电荷的累积；步骤三：当电子、空穴在有发光特性的有机物质内复合，形成处于激发态的激子，此激发态在一般的环境中是不稳定的，能量将以光或热的形式释放出来而回到稳定态的基态，因此电致发光是一个电流驱动的现象。
有机高分子电致发光材料及器件
西北工业大学
Northwestern Polytechnical University
PLED
ELM简介
ELD简介
PLED材料
PLED最新进展
有机电致发光器件的结构示意图 西北工业大学
Northwestern Polytechnical University
PLED
ELM简介
ELD简介
PLED材料
西北工业大学
Northwestern Polytechnical University
PLED
ELM简介
ELD简介
PLED材料
PLED最新进展
PLED材料的性能参数
发光光谱
发射光谱通常有两种,即光致发光光谱(PL)和电致 发光光谱(EL)。PL光谱是由光能激发的,而EL光谱 则需要电能的激发。通过比较器件的光谱和不同载 流子传输材料和发光材料的光谱,可以得出复合区 的位置以及实际发光物质等信息。一般说来,光谱 分散范围愈窄,其单色性愈好
PLED最新进展
西北工业大学
Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 1048 –1052
Northwestern Polytechnical University
PLED
ELM简介
ELD简介
PLED材料
PLED最新进展
西北工业大学
J. AM. CHEM. SOC. 9 VOL. 131, NO. 40, 2009
小分子类：
蒽化合物、芴类小 分子 、芳胺类材 料 、喹吖啶酮类 、 有机类硼类蓝光材 料
聚合物类：
聚对苯乙烯撑，聚 噻吩，聚苯胺、和
聚咔唑
西北工业大学
Northwestern Polytechnical University
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
有机电致发光器件(OLED)课件
OLED技术的创新与突破
提高效率和稳定性
通过材料和工艺的改进，提高OLED的发光效率和 稳定性，延长使用寿命。
柔性显示技术
进一步研究柔性OLED显示技术，实现更轻薄、可 弯曲的显示产品。
多功能集成
探索将触摸功能、传感器等集成到OLED显示面板 中，实现更多功能。
OLED产业的发展趋势与展望
市场规模持续增长
随着OLED在更多领域的应用，市场规模将持续增长，带动产业的 发展。
技术竞争加剧
随着技术的不断进步，OLED产业将面临激烈的技术竞争，促使企 业加大研发投入。
产业布局优化
随着全球产业格局的变化，OLED产业将进一步优化布局，形成更 加合理的产业链结构。
感谢观看
有机电致发光器件（ OLED课件
• OLED基础知识 • OLED器件结构与性能 • OLED制造工艺与设备 • OLED市场与技术发展趋势 • OLED的未来展望
01
OLED基础知识
OLED的定义与特点
总结词
OLED是一种有机电致发光器件，具有自发光的特性，能够实现高对比度、广 视角、快速响应等优点。
OLED在未来的应用前景
显示器技术
随着显示技术的不断进步，OLED 有望成为下一代主流显示技术， 广泛应用于电视、电脑、手机、 平板等电子产品。
照明领域
OLED具有自发光的特性，可以做 成柔性的照明产品，为室内外照明 提供新的解决方案。
可穿戴设备
随着可穿戴设备的普及，OLED的轻 薄、柔性特点使其在智能手表、健 康监测器等设备上具有广阔的应用 前景。
OLED技术的挑战与机遇
挑战
OLED技术的成本较高，良品率较低，且寿命相对较短，这些 问题制约了OLED技术的进一步普及和应用。
有机发光器件(OLED)中的界面研究
内部材料界面展 开叙述 ，讨论界 面结构与 Ｏ Ｌ Ｅ Ｄ器件性能之 间的关系 ，并 以多种 技术手段 和方法研 究 Ｏ Ｌ Ｅ Ｄ界 面分子结构 、能带结构 、激发 态特性及反应 等获 得的主要 结果 ，在 此基 础上 预测 Ｏ Ｌ Ｅ Ｄ
界 面 研 究 的发 展 趋 势 。
关 键 词 ：有机发 光器 件 ；界面 ；磷 光材料 ；发光效率
许 并社
中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｎ ３ ８ ３
文献标识码 ： Ａ
文 章 编 号 ：１ ６ ７ ４— ３ ９ ６ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １— ０ ０ ５ ６— ０ ７
Ｏｒ ｇ ａ ｎ ｉ ｃ Ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ Ｅ ｍｉ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ（ Ｏ Ｌ Ｅ Ｄ）Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ
（ ４ ．山西大 同大 学物理与 电子科学学 院 ，山西 大 同 ０ ３ ７ ０ ０ ９ ）
摘 要 ：有机 电致发 光器件 由于其成本低 、重量 轻 、低 闽值 电压 、高亮 度 、无需 背光 源而 自身发
光 、宽视角并 易于加工等优点成 为现代平板显示 的研 究热 点。经过 了二十余 年 的发 展 ，Ｏ Ｌ Ｅ Ｄ的器 件性能得到大 幅度 改善。然而 ，距 离实用化还有一 定差题 ， 成为制约其推 广应用 的技术瓶颈 。Ｏ Ｌ Ｅ Ｄ的器 件性 能在很 大程 度上 由其器 件 中的界 面结构所 决定 。
（１ ．太原理 工大学 新材 料界 面科 学与工程教育部 重点实验 室 ，山西 太原 ０ ３ ０ ０ ２ ４ ）
有机电致发光
主要内容
1 电致发光的简介
2
OLED和器件结构
3
OLED分类及性能参数
4
有机电致发光的应用
发光的主要分类
光致发光 阴极射线发光 电致发光
热释发光
光释发光 辐射发光
电致发光 电致发光又可称电场发光， 简称EL，是通过加在两电极的电 压产生电场，固体在电场的作用 下将电能直接转换为光能的发光 现象
OLED的一些主要参数
一般来讲，有机EL发光材料及器件的 性能可以从发光性能和电学性能两方面来 评价。发光性能主要包括发射光谱、发光 亮度、发光效率、发光色度和寿命；电学 性能主要包括电流与电压的关系、发光亮 度与电压的关系等。这些都是衡量有机EL 材料和器件性能的重要参数，对于发光的 基础理论研究和技术应用极为重要。
总结
现在平板显示产业发展越来越盛，在各个显示 器技术争相竞争的同时，电致发光器件在一些 行业内也取得一定市场，特别是近几年有机电 致发光（OLED）的迅速发展，使得电致发光 在大面积平板显示，照明行业都有很大的发展， 很多人相信，OLED将来会代替LCD成为主流 显示技术，而且随着研究投入的越来越大， OLED技术也会越来越成熟，电致发光产品会 给我们的生产和生活带来巨大变化。
电致发光的种类
（1）注入式电致发光：注入式电致发光的 基本结构是结型二极管（LED）； （2）本征型电致发光：又分为高场电致发 光与低能电致发光。 （3）无机电致发光 （4）有机电致发光 （5）薄膜型电致发光 （6）分散型电致发光
有机电致发光（OLED）
有机材料的电致发光属于注入式的复合 发光。有机电致发光材料依据在OLED器件 中的功能及器件结构的不同，又可以区分为 空穴注入层（HIL）、空穴传输层（HTL）、 发光层（EML）、电子传输层（ETL）、电 子注入层（EIL）等材料。 有机电致发光过程由以下几个阶段完成：
有机电致发光器件(OLED) 的结构和发光机理
摘要OLED 具有全固态、主动发光、高对比度、超薄、低功耗、无视角限制、响应速度快、低电压直流驱动、工作温度范围宽、易于实现柔性显示和3D 显示等诸多优点，将成为未来20 年最具“钱景”的新型显示技术。
同时，由于OLED 具有可大面积成膜、功耗低以及其它优良特性，因此还是一种理想的平面光源，在未来的节能环保型照明领域也具有广泛的应用前景。
本文将系统介绍OLED的发展背景、发展史、制备及应用，介绍了有机电致发光器件(OLED) 的结构和发光机理。
典型的传统OLED是生长在透明的阳极例如ITO玻璃上的，发射出来的光是由最底层衬底透出，这使得它与其他电子元件如硅基显示驱动器的集成变得非常复杂。
因此，理想的做法是研发一种OLED，其光的发射由器件顶部的透明电极透出。
重点介绍一种具有阴极作为底层接触层，阳极ITO薄膜作为顶部电极的表面发射型或者说有机“反转”的LED(OILED)。
介绍了该器件的制备工艺，对该OILED的I一V特性及EL谱进行了测试，发现与传统的OLED相类似，而工作电压有所升高，效率一定程度上降低。
为了进一步改善器件性能，我们对器件增加了保护层(PL)，研究了PL对OILED器件性能的影响。
最后概述了器件的技术进展和应用前景, 并展望了未来OLED 发展的方向。
关键词：有机电致发光器件，有机反转电致发光器件，发光机理，保护层（PL）,阳极ITO 薄膜AbstractOLED has a solid state, self-luminous, high contrast, ultra-thin, low power consumption, viewing angle, fast response, low-voltage DC drive, the operating temperature range, easy to implement many of the advantages of flexible displays and 3D displays future20 years of the most "money scene" of the newdisplay because OLED has a large-area film, low power consumption, and other fine features, so an ideal plane light source, also has broad application prospects in the future of energy saving lighting in the area. In this paper, the systematic introduction of OLED development background, history of the development, preparation and application, the structure of the organic electroluminescent devices (OLED) and the luminescence mechanism.Typical traditional OLED is growth in transparent anode ITO glass, for example, the light is emitted by bottom gives fully substrate, this makes it and other electronic components such as that the integration of the silica based drive become very complex. Therefore, the ideal way is developing a OLED, its light emission from the top of the device gives fully transparent electrodes. Focuses on a cathode as the bottom contact layer, the anode of ITO films as the top electrode surface emission or organic LED of the "reverse" (OILED). Of the device preparation process, the OILED I-V characteristics and EL spectra of the test, found that similar to the conventional OLED, the working voltage was increased efficiency to a certain extent on the lower. To further improve the device performance of the device to increase the protective layer (PL), PL OILED device performance. Finally an overview of the technical progress and prospects of the device, and looked to the future OLED, the direction of development.Keywords:Organic Electroluminescent Devices,Organic reverse electroluminescent devices, Luminescence mechanism,Protective layer (PL), the anode of ITO films.目录摘要 (I)Abstract........................................................... I I 目录.............................................................. I II 1.绪论.. (1)1.1课题背景 (1)1.2 OLED技术的发展概况 (2)1.2.1 全球OLED发展史 (4)1.2.2 中国OLED发展状况 (5)1.2.3 OLED的应用 (6)1.2.3 OLED的制备 (6)2.有机电致发光器件 (8)2.1 引言 (8)2.2 有机电致发光器件 (8)2.3 有机电致发光器件的结构 (9)2.4 OLED发光机理 (10)2.5 我国发展OLED产业存在的问题及发展趋势 (13)2.5.1 存在的问题 (13)2.5.2 发展趋势 (14)2.6 结论及建议 (14)3.有机反转电致发光器件 (16)3.1 引言 (16)3.2 器件制备工艺 (17)3.2.1 基片的清洗及表面处理 (17)3.2.2 阴极的蒸镀 (17)3.2.3 有机层的成膜 (18)3.2.4 阳极的溅射 (18)/ PVK:TPD/PTCDA/ITO结构的有机反转电致发光器件的研究3.3 Si/Al/Alq3 (19)3.3.1 OILED的I一V特性及亮度测试 (19)3.4 保护层(PL)对器件性能的影响 (26)3.4.1 PL厚度对器件j一V特性的影响 (26)的影响 (28)3.4.2 PL对器件的最大驱动电流Im ax的影响 (28)3.4.3 PL对器件外量子效率qe3.4.4 PL对EL发射谱的影响 (29)3.4.5 顶电极(阳极)面积对载流子注入效率的影响 (30)3.4.6 PL层对器件最表面状态的影响 (31)4.OLED与OILED的特性及存在的问题 (32)4.1 与目前占主流地位的CRT及LCD技术相比，OLED与OILED具有以下更多的优点: (32)4.2 与OLED相比OILED的不同 (34)4.3 OLED与OILED 急待解决的问题和未来发展趋势 (34)结论 (37)5.致谢 (38)6.参考文献： (39)1.绪论1.1课题背景信息显示是信息产业的核心技术之一, 而信息显示技术及显示器件多种多样, 到目前为止，有四种发光物理机制完全不同的固态场致发光形式。
第3章有机电致发光器件结构和工作原理
有机电致发光器件分为小分子型和高分子型，小分子型器件一 般为多层型，高分子型器件大多为单层器件。
3.1有机小分子器件结构
1.单层器件结构 单层器件具有结构简单、制作方便的优点，但是由于大多数有 机材料都是单极性的，同时具有均等的传输空穴和电子性能的材料 很少，这种结构的器件性能较差。 主要原因： a.两种载流子注入不平衡，载流 子复合几率较低，影响器件的发光 效率。 b.厚度较大，引起驱动电压高。 c.由于两个电极之间只隔了一 个发光层，复合发光区靠近金属电 极，该处缺陷较多，非辐射复合几 率大，载流子很容易从一个电极进 入另一个电极，引起效率降低 。
金属阴极
电子传输 — 发光层
金属阴极 电 子 传 输 层 空穴传输—发光层 ITO阳极
空 穴 传 输 层 ITO阳极
DL-A型 含有空穴传输层（HTL） 和集电子传输功能和受激 发光的发光层(EML)。
DL-B型 含有电子传输层（ETL） 和集空穴传输功能和受激 发光的发光层(EML)
3 . 三层器件结构 三层器件结构由空穴传输层(HTL)、电子传输层（EML）和发光 层（EML）组成。在此结构中，三层功能层各行其职，有利于器件 的性能的优化。这种结构是目前应用较多的结构。
相对于无机半导体材料来说，有机材料的载流子迁移率 较低，一般在10-4－10-8cm2/VS量级。低载流子迁移率不利 于载流子在有机材料内有效传输。 由于OLED器件采用的是薄膜结构，通常在低电压下便可 在发光层内产生104－106V/cm的高电场。在高电场作用下， 载流子在有机材料中的传输基本不成问题。
对于有机材料来说，难以实现电子和空穴从两极的等速率注入， 因为有机材料的禁带宽度较大，很难同时使低功函数的阴极和高功 函数的阳极与有机材料的导带和价带相匹配。同时，电子和空穴的 迁移率也不一样。一般来说，空穴注入相对容易，而电子注入却较 困难。 为解决载流子注入不平衡问题，通常在金属电极和发光层之间 引入电子亲和势和离化势都较大的电子传输层；在发光层与阳极之 间引入电子亲和势和离化势较小的空穴传输层。
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。
电致发光材料
电致发光材料电致发光概述电致发光(Electroluminescence, EL)是指发光材料在电场作用下而发光的现象。
用有机发光材料制作的发光器件,一般统称作OLEDs(Organic Light-emitting Devices),用聚合物为发光层的器件,称作PLEDs(Polymeric Light-emitting Devices)。
有机电致发光器件多采用夹层式(三明治)结构,即将有机层夹在两侧的电极之间。
空穴和电子分别从阳极和阴极注入,并在有机层中传输,相遇之后形成激子,激子在电场的作用下迁移,将能量传递给发光分子,并激发电子从基态跃迁到激发态,激发态能量通过辐射失活产生光子,释放出光能。
ITO透明电极和低功函数的金属(Mg、Li、Ca、Ba、Ce等)常被分别用作阴极和阳极。
根据材料特性和器件要求,主要有单层器件、双层器件、三层器件、多层器件、带有掺杂层的器件、三像素垂直层叠式器件等器件结构。
早在1963年,美国纽约大学的Pope等首次发现有机材料单晶蒽的电致发光现象,直到1987年,美国柯达(Eastern Kodak)公司邓青云等用苯胺-TPD做空穴传输层(HTL)、八羟基喹啉铝(Alq3)作为发光层(EML)成功研制出一种有机发光二极管,其工作电压小于10 V,亮度高达1000 cd/m2,这样的亮度足以用于实际应用。
1990年Friend课题组[3]采用聚对苯撑乙烯(Poly-phenylene vinylene, PPV)为发光材料制成聚合物发光器件(PLED),打开了PLED研究的新局面。
近十多年来,聚合物发光材料受到各国科学家的高度重视,研究工作非常活跃。
相继合成并研究了种类繁多的共轭高分子,涉及聚对苯撑乙炔(PPE)、聚乙炔(PA)、聚对苯撑(PPP)、聚噻吩(PT)、聚芴(PF)以及它们的衍生物等等。
PPV及其衍生物是目前电致发光研究中最为成熟、最具商业化前景的一类电致发光材料,通过结构修饰、复合/共混来控制分子结构以及调节光电性能是当前研究的主要方向。
有机电致发光材料感悟
有机电致发光材料学院：化工学院专业:应化姓名：000 学号：20111130152随着信息时代的来临，作为人机界面的新型显示器件的研制，越来越引起人们的重视，特别是各类平板显示器件(FPD)以其体积小、重量轻、能耗低、屏幕大等特点，引发了一股强劲的平板显示器件研制热潮。
作为新一代平板显示器件，有机电致发光器件(OLED)具有如下优点：(1)设计方面：结构简单，成品率高成本低；不需要背景光源和滤光片，因而可以制造出超薄、重量轻、易于携带的产品。
(2)显示方面：主动发光、视角范围大；响应速度快，图像稳定；亮度高、色彩丰富、分辨率高。
(3)工作条件：驱动电压低、能耗低，可与太阳能电池、集成电路等相匹配。
(4)适应性广：采用玻璃衬底可实现大面积平板显示；如用柔性材料做衬底，能制成可折叠的显示器(5)由于OLED是全固态、非真空器件，具有抗震荡、耐低温(一40℃)等特性，在军事方面也有十分重要的应用，如用作坦克、飞机等现代化武器的显示终端。
由于上述优点，有机电致发光器件在手机、个人电子助理(PDA)、数码相机、车载显示、笔记本电脑壁挂电视以及军事领域都具有广阔的应用前景，是一种可刚来替代液晶显示器(LCD)的新型平板显示器件。
因此，OLED是近几年来新材料及显示技术领域研究、开发的一大热点，其产业化势头卜分迅猛。
一、有机电致发光原理有机电致发光是载流子从阳极和阴极双注入式的发光过程，是将电能转化为光能的能量转移过程．有机电致发光机制：在外加电场作用下，电子和空穴分别从两电极注入有机层的导带(反键轨道)和价带(成键轨道)，经过有机层的电子传输和空穴传输，在发光层复合形成激子，激子通过辐射发光(荧光或磷光)从激发态跃迁回基态．有机物电荷传输大部分以∏-电子为基础，分子之间仅仅具有弱的分子间作用力——范德华力，具有可吸收和发射紫外可见光、产生和传输电荷、非线性光学性能等性质；其导电过程可用分子轨道理论解释，即电荷传输是靠载流子在不同分子轨道的最高占据轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)能级之间的跃迁完成的；发光是受激发电子从LUMO能级跃迁到HOMO能级产生的。
有机材料与器件-有机电致发光
✓ OLED器件电流特性、载流子复合类型、发光类型、EL分布特点等 ✓ 基于掺杂磷光的OLED器件中激子产生的过程和机制。 3、OLED器件结构，包括单层、双层、三层、多层、白光及掺杂器件。 4、OLED器件表征参数：驱动电压、发光效率（包括量子效率、电流效 率及功率效率）、色度坐标、色温及显色指数、器件寿命等 5、OLED器件功能材料。
➢ 激子存在的形式：受激分子、不同分子间的电子转移复 合物、相同分子间形成的基激二聚物等。
➢ OLED器件中，激子所在区域与器件结构关系密切，激 子发生光辐射跃迁的发光，也有一定的特征。
2020/12/10
37
2020/12/10
38
1．复合区域 ➢ 载流子复合区域与器件中空穴和电子的迁移率密切相关， 同时也受器件能级结构的制约。 ➢ 不同结构的器件，载流子复合区域有多种情形： ①靠近阴极； ②在电子传输层内； ③在中间发光层内； ④既在空穴传输层，又在电子传输层； ⑤由于阻挡层对激子／空穴的阻挡作用，复合区域被 限制在空穴传输层。
➢ n型掺杂修饰： ✓ Li、Cs碱34
3.2.3 载流子输运及器件电流
2020/12/10
35
2020/12/10
36
3.2.4 流子复合产生激子及其光辐射衰减过程 ➢ OLED器件中，载流子复合形成激子的过程包括两个步 骤：电子／空穴由于能量上与材料LUMO/HOMO能级相 当，而被俘获，形成带电极化子；该极化子倾向于俘获 相反电荷，形成激子。
2020/12/10
30
➢ 碱金属化合物修饰： ➢ LiF修饰：
✓ LiF对Al电极修饰使电子注入效率显著提高的机制 1) 隧穿效应 2) 界面偶极
有机电致发光器件简介
空穴传输层
总结词
空穴传输层负责传输空穴到发光层。
详细描述
空穴传输层通常由有机材料组成，如多苯基小分子或聚合物，这些材料具有较高的空穴迁移率，能够有效地将空 穴传输到发光层。
度的显示效果。
THANK YOU
多色与高分辨率有机电致发光器件研究进展
多色与高分辨率有机电致发光器件是未 来发展的重要趋势之一，其研究进展主 要集中在彩色显示和高分辨率显示两个
方面。
在彩色显示方面，研究者通过合成不同 颜色的发光材料和精细的掺杂技术，实
现全色显示和多色动态显示。
在高分辨率显示方面，研究者采用高精 度印刷和纳米光刻技术，制备高分辨率 的像素电极和功能层，从而实现高清晰
照明应用
总结词
有机电致发光器件具有高效、环保、可弯曲 等优点，在照明领域具有广阔的应用前景。
详细描述
有机电致发光器件的发光效率高，能够实现 高效照明，同时其环保无汞的特性符合绿色 照明的趋势。此外，有机电致发光器件还可 以制成柔性照明产品，如柔性灯带、可折叠 灯具等，具有广泛的应用场景。
生物成像与传感应用
热活化延迟荧光材料的发光寿命较长， 且具有较高的发光效率，因此在有机 电致发光器件中具有广阔的应用前景。
04
有机电致发光器件的应用
显示应用
总结词
有机电致发光器件在显示领域具有高对 比度、宽色域、低能耗等优势，被广泛 应用于电视、显示器、广告牌等显示设 备。
VS
详细描述
有机电致发光器件通过电流激发有机材料 ，产生可见光，具有自发光的特性，无需 背光源，因此可以实现高对比度和宽色域 的显示效果。同时，有机电致发光器件的 能耗较低，能够降低显示设备的运行成本 和维护成本。
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）。
第二章-有机电致发光的基本原理
第二章 有机电致发光的基本原理2.1 有机电致发光器件的发光机理有机电致发光材料均为共轭有机分子，依据休克尔分子轨道理论（HMO ），并结合半导体理论中的能带理论，可将有机共轭分子中的最高分子占有轨道HOMO 类比为能带理论中的价带顶，最低空轨道LUMO 为导带底，这样就可以用半导体理论模型对有机电致发光进行理论研究。
有机电致发光和无机电致发光相似，属于载流子双注入型发光器件，所以又称为有机发光二极管，其发光机理一般认为是:在外界电压驱动下，从阴极注入的电子与从阳极注入的空穴在有机层中形成激子，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，当受激分子从基态回到基态时辐射跃迁而产生发光。
具体发光过程可分以下几个阶段：(1) 载流子的注入：在外加电场的条件下，空穴和电子分别从阳极和阴极向夹在电极之间的有机功能薄膜层注入，即空穴向空穴传输层的HOMO 能级(相当于半导体的价带)注入，而电子向电子传输层LUMO 能级(相当于半导体的导带)注入。
电子的注入机理比较复杂，可分为电场增强热电子发射；场致发射，其过程是在强电场作用下，电子通过势垒从金属至半导体的量子力学隧穿。
在低温时，大多数电子是在金属的费米能级上隧穿势垒的，这形成场致发射（F 发射），在中等温度时，大多数电子是在能级Em （高于金属的费米能级）上隧穿势垒的，这形成所谓的热电子场致发射或热助场致发射（T-F 发射），在极高温度时，主要贡献是热电子发射；隧穿发射，如果绝缘体足够薄或者含有大量的缺陷，或者两者兼有，则电子可直接从电极注入到有机层。
(2) 载流子的迁移：载流子在有机分子薄膜中的迁移被认为是跳跃运动和隧穿运动[9,10]，并认为这两种运动是在能带中进行的。
当载流子一旦从两极注入到有机分子中，有机分子就处在离子基(A ＋、A －)状态，（见下图）并与相邻的分子通过传递的方式向对面电极运动。
此种跳跃运动是靠电子云的重叠来实现的，从化学的角度来说，就是相邻的分子通过氧化-还原方式使载流子运动。