有机电致发光材料
电致发光材料
电致发光材料电致发光材料，又称为电致冷光材料，指的是能够通过电场或电流激发而发出可见光的材料。
电致发光材料在现代电子技术和光电子技术中具有广泛的应用，例如LED、液晶显示器等。
最常见的电致发光材料是LED（Light Emitting Diode），也就是电致发光二极管。
LED是一种具有电致发光特性的二极管，通过施加正向电压，使得电子和空穴重新组合并释放能量，产生可见光。
LED具有体积小、节能、寿命长等优点，广泛应用于室内外照明、屏幕显示、汽车照明等领域。
另外一种常见的电致发光材料是有机电致发光材料（OLED）。
有机电致发光材料是一种由有机化合物构成的薄膜材料，通过电压激发有机分子的激发态，从而发出光线。
OLED具有发光均匀、色彩鲜艳、可弯曲等特点，因此被广泛应用于手机屏幕、电视屏幕、车载显示器等领域。
除了LED和OLED，还有一些其他的电致发光材料，如电致发光多晶硅材料、电致发光蓝宝石材料等。
这些电致发光材料都具有突出的发光特性，可以通过激励能源（如电场或电流）来产生发光效果。
电致发光材料的运作原理可以简单地描述为电子和空穴在材料中重新组合并释放能量，产生光线。
具体来说，当材料中施加电压时，电子会从高能级跃迁到低能级，而空穴则从低能级跃迁到高能级。
当电子和空穴重新组合时，释放出能量，这些能量以光的形式辐射出来。
电致发光材料的应用广泛，不仅可以用于照明和显示领域，还可以用于传感、通信、医疗等领域。
电致发光材料具有发光效率高、寿命长、响应速度快等优点，因此在现代科技中扮演着重要的角色。
总之，电致发光材料是一类能够通过电场或电流激发而发光的材料，其中LED和OLED是最常见的电致发光材料。
电致发光材料具有广泛的应用前景，推动了现代电子技术和光电子技术的发展。
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。
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
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PLED材料
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Northwestern Polytechnical University
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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
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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
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有机电致发光材料..
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；
8. 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。
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Fra bibliotek压小于10V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。
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。
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。
2. 载流子型：在载流子型EL器件中，发光过程通过载流子的复合释放能量而实现。
不同于注入型的是，载流子型的发光机制不依赖外界注入的电荷，而是通过材料本身的载流子来产生发光效果。
综上所述，EL发光原理是通过电场作用下，电子和空穴在发光材料中进行复合释放能量而发光。
材料的选择和器件设计是实现高亮度和长寿命EL器件的关键因素。
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—清洗—臭氧/氧等离子体处理—基片置于真空腔体—抽真空—蒸发沉积有机薄膜和阴极—取出器件并封装—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^-4Pa）。
有机小分子电致发光材料
5.1.1只含碳和氢两种元素的芳香型蓝光材料 5.1.1.1 苝类蓝光材料
苝是由Kodak公司用作蓝色发光材料，但它的能级与Alq3的能级 不匹配，需要掺杂在发射光谱蓝移的Alq3衍生物Q2Al-OAr中才 能获得蓝光OLED。
将大休积的TBPe掺杂在BAlq中构成的EL器件，能有效地 降低浓度淬灭现象。
5.1.3有机硅类蓝光材料
基于四苯基硅单元的蓝色发光化合物Ph3Si(PhTPAOXD) , Ph2Si(PhTPAOXD)2，PhSi(PhTPAOXD)3和Si(PhTPAOXD)4，分别含 有三苯胺噁二唑单元(TPAOXD) ，
玻璃化温度高，如Si(PhTPAOXD)4 的 Tg=174 ， 蓝色发光材料，发射峰值在 450 465 nm之间。
色坐标为(0.15, 0.15)。
5.1.2芳胺类蓝光材料
5.1.2.3具有D--A结构的芳胺类蓝光材料
具有 D--A结构的芳胺类化合物的分子 偶极矩较大，当电子给体和共轭基团相同 时，D--A结构的芳胺类化合物的荧光光谱 比D--D结构的芳胺类化合物的要红移。
所以，要求共轭体系不能太大且电子 受体基团不能太强。
器件ITO / NPB(40nm) / Ph3Si(Ph-TPAOXD (20nm) / Alq3 (40nm) / Mg:Ag显示了纯蓝色的窄带发射，半峰宽(FWHM)为75 nm，器件的最大亮度超过20 000 cd/m2，外量子效率为1. 7 %。
基于MPS的蓝光OLED的最大效率达到20 cd/A (外量子效 率为8%)。通过调节阴极材料，功率效率可以达到14 lrn/W，但 EL器件的发射峰值在490 nm处，色度不纯。
具有蓝色荧光发射的含有嘧啶的螺芴衍生物TBPSF的荧光 量子产率为80%，最大发射波长为430 nm。较大的空间位阻使 得化合物具有非常好的成膜性和很高的玻璃化转变温度(Tg = 195℃)。
OLED有机电致发光材料与器件
OLED有机电致发光材料与器件摘要本文概述了OLED的发展简史，并简单介绍了OLED有机电致发光器件的基本结构与发光机理。
此外，还对比了OLED与PLED，这两种系列材料只是材料特性和成膜方法不同，本质上却无异。
相较于LCD，OLED具有很大优势，但仍面临寿命短等技术瓶颈。
随着研发力度的加大，其技术瓶颈将会被逐渐解决，可以预见在未来的显示市场，OLED必将是绝对主流产品。
关键词：有机电致发光器件；OLED显示器OLED (Organic Light Emitting Device）全名叫做有机电致发光器件，是指有机半导体材料和发光材料在电场驱动下，通过载流子注入和复合导致发光的现象。
其原理是用ITO透明电极和金属电极分别作为器件的阳极和阴极，在一定电压驱动下，电子和空穴分别从阴极和阳极注入到电子和空穴传输层，电子和空穴分别经过电子和空穴传输层迁移到发光层，并在发光层中相遇，形成激子并使发光分子激发，后者经过辐射弛豫而发出可见光。
辐射光可从ITO一侧观察到，金属电极膜同时也起了反射层的作用。
根据这种发光原理而制成显示器被称为有机发光显示器，也叫OLED显示器[1]。
1.OLED有机电致发光显示器件的发展简史1963年New York University的Pope[2]等第一次发现有机材料单晶蒽的电致发光现象。
1982年Vincett[3]的研究小组制备出厚度0.6 蒽的薄膜，并观测到电致发光。
1987年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[4]。
1990年，英国剑桥大学Cavendish实验室的Burroghes[5]等人首次采用共轭聚合物聚对苯撑乙烯（PPV，polyphenylene vinylene)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—聚合物薄膜电致发光器件。
1997年，Princeton Univ. Forrest S R的小组发现磷光的有机电致发光材料，使得有机电致发光器件的内量子效率可能到达100％。
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。
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近年来，电致发光材料在各个领域中得到了广泛应用，尤其是有机电致发光材料的研究和发展取得了巨大的成果。
本文旨在探讨有机电致发光材料的设计与合成方法，以期为相关研究提供参考和指导。
一、有机电致发光材料的特点与应用有机电致发光材料作为一种具有独特性质的材料，具有以下特点：高发光效率、可调节发光颜色、柔性可变性、低功耗以及容易加工成薄膜等。
因此，在显示技术、照明、生物传感、传感器和光电子学等领域中有着广泛的应用前景。
二、有机电致发光材料的设计原理有机电致发光材料的设计原理基于共轭分子体系的导电和发光性质。
具体来说，有机电致发光材料的分子结构中通常包含各种功能性基团，如供电流的导电基团、电子传输的共轭结构以及发光的荧光基团等。
这些功能性基团的组合和排布方式对于材料的导电性和发光性能产生重要影响。
三、有机电致发光材料的设计策略1. 合理选择导电基团有机电致发光材料中的导电基团起着电子传输的作用。
常用的导电基团包括苯环、噻吩环、咔唑环等。
在设计中，通过保证导电基团之间的共轭结构，提高电子的传输能力。
2. 优化共轭结构共轭结构的优化可以改变能带结构，从而调节电子在材料中的传输性质。
通过引入不同的共轭长度、取代基团及其位置，实现对有机电致发光材料的发光特性的调控。
3. 增加发光基团有机电致发光材料中的发光基团负责吸收外界激发能量，并转化为光能。
通过更换不同结构的发光基团，可以改变材料的发光颜色和发光强度。
四、有机电致发光材料的合成方法有机电致发光材料的合成方法较为多样，下面介绍其中常见的几种方法：1. 填充法填充法是将有机发光材料均匀地分散到聚合物基体中，形成有机电致发光材料薄膜。
该方法具有制备简单、成本低廉以及易于扩大规模生产等优点。
2. 共熔法共熔法是将有机发光材料和无机盐共同熔融，通过冷却结晶得到有机电致发光材料。
这种方法适用于某些有机材料溶解度较低的情况。
3. 有机合成法有机合成法是通过有机化学合成方法制备有机电致发光材料。
电致发光材料
电致发光材料
电致发光材料（Electroluminescent Materials，简称EL材料）是一种能够在电
场的作用下产生发光现象的材料。
它具有在室温下工作、发光效率高、寿命长、能耗低等优点，因此在显示、照明、生物医学、安全标识等领域有着广泛的应用前景。
EL材料的基本原理是在外加电场的作用下，通过电子和空穴的复合发生辐射
而产生光。
目前，主要的EL材料包括有机EL材料和无机EL材料两大类。
有机EL材料是指以有机化合物为基础的EL材料，其优点是制备工艺简单、
可制备成薄膜、柔性度高，适合于柔性显示器件的制备。
有机EL材料的发光颜色
丰富，可以通过不同的有机分子设计实现多种颜色的发光，因此在显示领域有着广泛的应用前景。
无机EL材料是指以无机化合物为基础的EL材料，其优点是发光效率高、寿
命长、稳定性好，适合于大面积照明和显示领域的应用。
无机EL材料的发光机理
复杂，通常包括发光中心和激活剂等组成，通过控制发光中心和激活剂的种类和浓度可以实现不同颜色的发光。
除了有机EL材料和无机EL材料，近年来还出现了混合型EL材料，即有机无
机杂化EL材料。
混合型EL材料综合了有机EL材料和无机EL材料的优点，具有
发光效率高、寿命长、制备工艺简单等特点，因此备受关注。
随着科学技术的不断发展，EL材料的研究和应用也在不断拓展。
未来，随着
新材料、新工艺的不断涌现，EL材料将会在显示、照明、生物医学等领域发挥越
来越重要的作用，为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
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
23
3 有机电致发光器件
3.1 有机电致发光器件的结构 有机电致发光器件(Organic Electro Luminescence
Devices OELD)的效率和寿命与器件结构的设计密切 相关，合理地设计器件结构，对提高器件性能是十 分重要的。
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武汉工业学院化学与环境工程学院
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OELD结构示意图
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多层结构
近几年又出现了一种新的多层器 件结构。在ITO和空穴传输层之间 加入一层铜酞菁(CuPc)缓冲层作为 空穴注入层，其效果是可以大大延 长器件的工作寿命。为保证电极与 有机物之间的良好接触及电子的有 效注入，在金属层和有机物之间加 一层很薄的MgO或LiF缓冲层作为 电子注入层，降低了器件的驱动电 压，并使器件的效率和亮度大大提 高。
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①.在可见光范围内具有较高的荧光量子效率或良 好的半导体特性
②.能有效地传输空穴或电子
③.高质量的成膜特性
④.良好的机械加工性能和光、电、热稳定性。
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自从1987年OLED研究工作取得实质性进展以来， 人们对OELM进行了广泛而深入的研究，并取得了 可喜的成绩，目前，所合成的OELM成千万，其分 类方法也是多种多样。
的高亮度、高效率有机薄膜电致发光器件，使有机EL获得 了划时代的发展。
＊ Adachi等发表了三层的结构，同样得到了稳定、低驱动
压、高亮度的器件。
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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。
发光材料分类
发光材料分类发光材料是一种能够发出可见光的物质，广泛应用于发光二极管、显示屏、荧光粉等领域。
根据其发光原理和结构特点，可以将发光材料进行分类，以便更好地了解其特性和应用。
下面将对发光材料按照其分类进行详细介绍。
一、根据发光原理分类。
1. 电致发光材料。
电致发光材料是指在电场或电流的作用下产生发光现象的材料，常见的有有机发光材料和无机发光材料。
有机发光材料包括有机发光分子和有机发光聚合物，常用于OLED等显示器件。
无机发光材料主要包括磷光体、硫化物、氧化物等，应用于LED等光电器件。
2. 电子激发发光材料。
电子激发发光材料是指在电子激发下产生发光的材料，主要包括荧光材料和磷光材料。
荧光材料是通过吸收紫外光或蓝光后发出可见光的材料，常见的有荧光粉和荧光染料；磷光材料是通过吸收能量后在较长时间内发光的材料，常用于夜光材料和荧光显示器件。
二、根据结构特点分类。
1. 有机发光材料。
有机发光材料是指以碳为主要骨架的发光材料，其分子结构复杂多样，可通过合成方法进行调控，具有较好的可溶性和加工性，适用于柔性显示器件等领域。
2. 无机发光材料。
无机发光材料是指以金属、非金属元素为主要成分的发光材料，具有较好的稳定性和耐光性，适用于高亮度、长寿命的发光器件。
三、根据应用领域分类。
1. 光电器件用发光材料。
光电器件用发光材料主要应用于LED、OLED、激光二极管等光电器件中，要求具有高亮度、高效率、长寿命等特点。
2. 夜光材料。
夜光材料是指在光照条件下吸收能量，然后在黑暗环境下发光的材料，常用于夜光表盘、夜光标识等领域。
3. 荧光材料。
荧光材料主要应用于荧光灯、荧光显示屏、生物成像等领域，具有发光颜色丰富、发光效率高等特点。
综上所述，发光材料根据其发光原理、结构特点和应用领域可以进行多方面的分类。
不同类型的发光材料具有各自特定的特性和应用场景，对于发光器件的设计和制备具有重要意义。
随着发光材料领域的不断发展，相信将会有更多新型发光材料的涌现，为光电器件和照明领域带来更多的创新和发展。
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。
有机光电材料综述
有机小分子电致发光材料在OLED的发展与应用的综述电致发光(electroluminescence，EL)，指发光材料在电场的作用下，受到电流或电场激发而发光的现象，它是一个将电能直接转化为光能的一种发光过程。
能够产生这种电致发光的物质有很多种，但目前研究较多而且已经达到实际应用水平的，主要还是无机半导体材料，无机 EL 器件的制作成本较高，制作工艺困难，发光效率低，发光颜色不易实现全色显示，而且由于很难实现大面积的平板显示，使得这种材料的进一步发展具有很严峻的局限性。
由于现有的显示技术无法满足我们生产生活的需要，因此促使人们不断地寻求制备工艺成本更低、性能更好的发光材料。
有机电致发光材料（organic light-emitting device，OLED）逐渐的进入了人们的视野，人们发现它是一种很有前途的、新型的发光器件。
有机电致发光就是指有机材料在电流或电场的激发作用下发光的现象。
根据所使用的有机材料的不同，我们将有机小分子发光材料制成的器件称为有机电致发光材料，即 OLED；而将高分子作为电致发光材料制成的器件称为高分子电致发光材料，即 PLED。
不过，通常人们将两者笼统的简称为有机电致发光材料 OLED。
一.原理部分与无机发光材料相比，有机电致发光材料具有很多优点：光程范围大、易得到蓝光、亮度大、效率高、驱动电压低、耗能少、制作工艺简单以及成本低。
综上所述，有机电致发光材料在薄膜晶体管、太阳能电池、非线性发光材料、聚合物发光二极管等方面存在巨大的需求，显示出广泛的应用前景，因而成为目前科学界和产业界十分热门的科研课题之一。
虽然，世界上众多国家投入巨资致力于有机平板显示器件的研究与开发，但其产业化进程还远远低于人们的期望，主要原因是器件寿命短、效率低等。
目前有很多关键问题没有解决：1. 光电材料分子结构、电子结构和电子能级与发光行为之间的关系，这是解决材料合成的可能性、调控材料发光颜色、色纯度、载流子平衡及能级匹配等关键问题的理论和实验依据；2. 光电材料和器件的退化机制、器件结构与性能之间的关系、器件中的界面物理和界面工程等，这是提高器件稳定性和使用寿命的理论和实验基础，也是实现产业化、工业化的根本依据。
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3.1 有机电致发光器件与基本原理
3.1.1 电致发光的发展简介
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。
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。
5) 电致发光：激发态能量通过辐射失活，产生光子，释放能量。
e
复合
eh
光发射
h
金属阴极 有机层
DC 电源
透明阳极 衬底
3.1.4 主要性能指标 （1）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。 有机材料的载流子迁移率的测量方法： （1） 电荷耗散法 （2） 瞬间电流法 （3） 空间电荷限制电流法 （4） 飞行时间法
蒽
单晶层厚度20m ，驱动电压400V
2）. 1982年 Vincett的研究小组制备出厚度0.6 m 蒽的薄膜，并观 测到电致发光。
驱动电压30V， 但是器件的量子效率很低，小于1％
总体特点 （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。
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。
如发光效率：>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；
邓青云博士
75nm
驱动电压小于10V
60nm
最大外量子效率1％
最大亮1）多功能有机层的结构；（2）超薄的有机层厚 度
4).1990年，Ｂurroughs等人将共轭聚合物聚 对苯基乙烯（PPV，polyphenylene vinylene)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 领域聚合物薄膜电致发光器件。
（2）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。
（3）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。
目前最大尺寸：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; （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; （8）良好的机械加工性能,可做成柔性显示器。
3.1.2 器件的结构类型
（1）单层结构 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：A.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；
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。
DL-A型双层EL器件结构图
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。
（4）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。
三层EL器件结构图
（4）多层器件结构 可提高OLED的发光亮度和发光效率。
主要形式： A.在两电极内侧加缓冲层，以增加电子和空穴的注入量； B.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
3.1.3 有机电致发光器件的发光原理
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。
第3章 有机电致发光材料
主讲人：黄娟秀
目录
1 有机电致发光器件与基本原理 2 发光材料 3 电荷传输材料 4 电荷注入材料 5 电极材料
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）
DL-B型双层EL器件结构图
（3）三层器件结构
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器件中最常采用 的器件结构之一。
B.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。
单层EL器件结构图
（2）双层器件结构
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DLA型双层结构。
主要特点:
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。