电致发光高分子材料
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、可柔性等优势，已经成为发展方向。
而共轭高分子材料的应用使OLED的发光效果更加均匀且可调，能够满足更多场景下的照明需求。
其次，在显示领域，共轭高分子材料可以用于构建有机发光场效应晶体管（OFET）。
OFET作为一种新型的显示技术，具有反应速度快、透明度高等优势，因此被广泛应用于触控面板、柔性显示等领域。
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
功能高分子化学-13(电活性高分子-1)
高分子驻极体的压电、热电性质
高分子驻极体带有显性电荷 物质的压电性质：物体受到一个应力时，材料发生 变性，在材料上诱导产生电荷。
d : 压电应变常数
1 Q d A T
T : 应力 Q : 电量 A : 测试材料面积
材料的压电性质是一个可逆过程。 物质的热电性质：材料自身温度发生变化时，在材料 表面的电荷会发生变化。 换能材料
O
n CH 3
MEH-PPV的合成 Gilch法
OH O
K 2CO 3; DMF; Reflux
Br O O
HCl; HCHO; ZnCl2 Reflux CH 3
CH 3
O
O
THF; tert-C 4 H 9OK
ClH 2 C O CH 2 Cl
25 OC
O
n
CH 3
CH 3
电致发光器件: ITO/MEH-PPV/Ca, 测得内电子效率为1.0%
高绝缘性非极性聚合物 制备高分子驻极体的材料 高极性聚合物
外力 测定
材料
材料形变
带电状况变化
电压值变化
驻极体压电和热电现象示意图
材料名称 聚偏氟乙 烯 聚氟乙烯 陶瓷 石英
压电常数 d31 (C/N) 20 1 171 2
热电常数 Pn[C/(cm2.K)] 4 1 50
介电常数 Ε（10Hz) 15 8.5
该法使用少。
2. 浸涂或旋涂成膜法
溶剂 涂层材料 一定浓度溶液 ITO电极 .. . ..
.
单层膜
溶剂挥发
一定浓度溶液
可制多层器件的膜
需要电致发光材料溶解在适当的溶剂中,限制了应用。 3、原位聚合法
在电极表面直接进行聚合反应而成膜。可利用 电化学反应、光化学方法引发聚合。 适用于溶解性很差的高分子电致发光材料,可制得非常 薄的膜。
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。
《电致发光》PPT课件
上市。 近年来，OEL的突破性进展，并引起产业界的高度重视，在世界范围内，已有
90多家公司在开发OEL，而且每个月都有新公司加入。 国内公司有：京东方科技集团股份有限公司、维信诺公司（南风化工集团股
份有限公司是清华大学企业集团、清华创业投资公司、咸阳彩虹集团等在北 京注册成立维信诺科技有限公司）、清华大学与彩虹集团合作已在建立1条小 试实验线、廊坊市锡丰化工有限公司、上海大学、吉林大学与有关公司合作 开发的谈判也在积极进行之中等。 这一切都表明，OLED技术正在逐步实用化，显示技术又将面临新的革命。
（4）电子在穿过发光层后，被另一侧的界面俘获。
薄膜电致发光器件一般采用交流驱动，在交流驱动情况下，
当外加电压反转时，上述4个过程重复进行，实现连续发光。
基板
透明
第 一
电极 绝
缘
层
分散型 交流电 致发光
分散型 直流电 致发光
玻璃 或柔 性塑 料板 玻璃 基板
ITO膜 ITO膜
发光层
第 二
绝
缘
层
ZnS:Cu,Cl （ 蓝 — 绿） ZnS:Cu.Al(绿) ZnS:Cu,Cl,Mn （黄 色）
膜
致发光
薄 膜 型 玻 璃 ITO膜
直流电 致发光
基板
ZnS:Mn 薄 膜
有机 电致 发光
玻璃 或柔 性塑 料板
ITO膜
空 穴 输 运 层
有机薄膜
电 子
（Alq3）
输 运
层
Al 商品化 精 细
阶段
矩阵
显示
Al 研 究 阶段
Mg Ag
功能高分子化学课件电致发光材料及器件
在这个课件中，我们将介绍电致发光材料及器件的基础知识、性质和广泛应 用。通过这个课件，您将会了解到电致发光技术的原理和未来发展趋势。
电致发光基础知识
发光机理
电致发光是通过电流激发发光分子产生能量释放的现象。激发电子跃迁至激 发态，然后通过光致发光机制将能量以光的形式释放。
电致发光材料和器件的应用
广泛应用于
电致发光材料和器件广泛应用于手机、平板、电视等消费电子产品和照明等 领域。
未来发展趋势
未来的电致发光材料和器件将实现更高的亮度、更低的功率消耗，并进一步 应用于可穿戴设备等领域。
结语
• 电致发光材料和器件的发展前景十分广阔。 • 未来，我们有望见证更多创新的发光材料和器件应用的出现。
电致发光材料的性质
1 发光性能
衡量发光材料亮度、色彩饱和度和发光效率等方面的性能。
2 稳定性
评估材料在长时间使用中的稳定性，如寿命、耐热性和抗氧化性。
3 加工性能等
材料在制备电致发光器件时的可加工性、薄膜制备条件等方面的性能。
电致发光器件
器件种类
电致发光器件根据使用的材料不同可分为有机电致发光器件和无机电致发光器件。
发光颜色发生机制
发光颜色的发生取决于发光材料的能带结构和有机染料（用于有机电致发光 材料）的分子结构。
常见的电致发光材料
有机电致发光材料
含有有机分子的材料，可实现丰富多彩的颜色和高亮度。
无机电致发光材料
使用无机物质制备的材料，具有稳定性和长寿命的特点。
杂化电致发光材料
结合有机和无机组分的材料，优化了发光性能和稳定性。
器件构成
发光层、电子传输层、电子注入层、提取层等是组成电致发光器件的关键组成部分。
《电活性高分子材料》PPT课件
说明：
①、制备时的温度应达到该聚合物的玻璃化温度以上，熔点
以下。
精极化过程越快、极化程度越大。 ③、当聚合物沉积在电极表面时，电荷可以通过电极注入材 料内部，使驻极体带有真实电荷。如果聚合物与电极保持一定间 隔，可以通过空气层击穿放电，给聚合物表面注入电荷。因此热 极化过程经常是一个多极化过程。 特点： 优点是--极化得到的极化取向和电荷累积可以保持较长时间。
体纤维--卷烟过滤嘴（可替代醋酸纤维）。
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14
第三节 电致发光高分子材料
一、电致发光高分子材料概述 1、电致发光高分子材料
当施加电压参量时，能够将电能直接转换成光能量的功能高 分子材料称为电致发光高分子材料。其中电致发光又称电致荧光 现象。
2、电致发光高分子材料发展史 20世纪初发现晶体（SiC）电致发光材料，60年代发现非晶态
铍等的络合物，恶二唑衍生物PBD等。 B、高分子电子传输材料
聚吡啶类的PPY、奈内酰胺聚合物4-AcNI、聚苯乙烯磺酸钠 等。
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20
②、空穴传输材料 相比于电子传输材料还未普遍使用。包括有机空穴传输材料
和高分子空穴传输材料。 A、有机空穴传输材料
主要有芳香二胺类TPD和NPB及其衍生物。 B、高分子空穴传输材料
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9
三、高分子驻极体的形成方法
高分子驻极体的制备多采用物理方法实现。最常见的形成方
法包括热极化、电晕极化、液体接触极化、电子束注入法和光电
极化法。
如，热极化、电晕极化形成法：
1、热极化法形成法
➢ 是制备极化型高分子驻极体的主要方法。
➢ 在升高聚合物温度的同时，施加高电场，使材科内的偶极子指 向化，在保持电场强度的同时，降低材料温度，使偶极子的指 向性在较低温度下得以保持，而得到的高分子驻极体。
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。
电功能高分子材料简介
导电高分子材料
美国科学家A F Heeger，A G Macdiarmid和日本科学家H Shirakawa因为发现聚乙炔 （Polyacetylene）的导电性而 获得2000年诺贝尔化学奖 材料的导电性能通常以电导率来 衡量，通常的聚合物都是绝缘材 料，即使导电聚合物在纯态也只 相当于半导体，进行复合、修饰、 掺杂以后则显著改变导电性能， 例如，经过碘掺杂的聚乙炔的导 电能力已可达到σ=105
复合型导电高分子材料
导电机理：
主要有两类理论：一是宏观的渗流理论，即导电通道（作为分散相的导电粒子在连续相 中形成导电网络——粒子间距离小于1nm）学说；另一种是量子力学的隧道效应和场致 发射效应（粒子间距离在电场发射有效距离之内——小于5nm）学说
性质与应用： 1、导电性能。导电胶黏剂，导电橡胶，电极材料等 2、热敏性能。利用温度升高电阻率增大的正温度系数效应 （Positive/Negative Temperature Coefficient，PTC）制备 自控温材料和器件、热敏电阻、限流器件等
复合型导电高分子材料
导电填充材料：
目前主要有碳系材料（炭黑、石墨、碳纤维）、金属（金、 银、铜、镍、不锈钢）、金属氧化物（氧化锌、氧化锡）、 结构型导电高分子（聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺）四大类。选 择依据只要是导电率、相容性、成本、稳定性、加工性能等 制备成型工艺：
将导电材料、聚合物基体和其他添加剂经过成型加工工艺组 合成具有实际应用价值的材料和器件是非常重要的方面。目 前主要有反应法（均匀性好）、混合法（容易加工）和压片 法三种。
b. 离子导电聚合物；
c.氧化还原型导电聚合物 。
复合型导电高分子材料
概念：
复合型导电高分子材料是指以高分子材料为基体（连续 相），与各种导电性物质，通过分散复合、层积复合、表 面复合或梯度复合等方法构成的具有导电能力的材料。
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。
发光高分子材料的发展历史
发光高分子材料的发展历史发光高分子材料的发展历史可以追溯到20世纪80年代。
在早期阶段，高分子电致发光材料只能在非常低的亮度下发光，应用范围非常有限。
随着研究的深入，高分子电致发光材料的发光效率不断提高，亮度不断增强，开始逐渐应用于柔性显示屏等领域。
进入现代阶段后，随着科技的不断进步，高分子电致发光材料的性能得到极大的提升，亮度和效率远远超过了早期阶段，可以应用于各种领域，如照明、汽车、电子产品等，具有广泛的市场前景和应用价值。
发光高分子材料的发展历程中，高分子材料的研究始于20世纪初，最早的聚合物是天然高分子，如橡胶和丝绸。
随着化学合成技术的发展，合成高分子材料的研究逐渐兴起。
在20世纪30年代，聚合物材料开始商业化生产，如聚乙烯和聚氯乙烯。
发光高分子材料的发展还受益于光电共轭高分子的发现。
光电共轭高分子不仅具有金属或半导体的电子特性，同时还具有高分子优异的加工特性以及力学性能。
因此，可以使用低温溶液加工的方式制备大面积柔性光电子器件。
我国的光电高分子研究始于20世纪70年代末，基本与国际同步。
我国学者的研究早期集中于导电聚合物，从20世纪90年代开始逐步转向共轭高分子发光、光伏、场效应晶体管等光电子材料和器件的研究。
总的来说，发光高分子材料的发展历史是一个不断探索和创新的过程。
未来随着科学技术的进步，发光高分子材料将会在更多领域得到应用和发展。
1。
功能高分子材料-电活性高分子材料..
4.2 电致发光高分子材料
• 聚合物型电致发光材料优点： • 相对于无机电致发光材料而言，机械加工 性能好，成膜简单，很容易实现大面积显 示，发光器件体积小，驱动电压低，制作 简单，造价低，响应速度快 • 相对于有机小分子电致发光材料，Tg高， 不易结晶，挠曲性和机械强度好
4.2 电致发光高分子材料
4.1 概述
• ⑤高分子介电材料：指在电场作用下，材 料具有较大极化能力，以极化方式储存电 荷的高分子材料 • ⑥电极修饰材料：指用于对各种电极表面 进行修饰，改变电极性质，从而达到扩大 使用范围、提高使用效果的高分子材料
4.1 概述
• 4.1.2 电物理变化和电化学变化 • 由于电参量易控制且易测定，电活性材料 发展迅速，涉及各种领域 • 电物理变化：高分子介电材料，高分子驻 极体，高分子电致发光材料 • 电化学变化：高分子电致变色材料 • 而聚合物修饰电极两种情况都可能发生 • 此外，电活性高分子材料的性能往往由器 件的结构和组成决定，即预定性能的好坏 不仅取决于材料本身
激发态电子能量耗散
4.2 电致发光高分子材料
• 荧光与磷光的区别：当入射光关闭后，荧 光立即消失，而磷光仍可观察 • 电致发光的光谱性质依赖于发光材料的价 带和导带间的能隙宽度 • 通过改变分子结构，调整能隙宽度，可制 备出发出各种波长光的电致发光材料 • 第四代全彩色电致发光显示器：超薄、超 轻、低耗、宽视角、主动发光 • 前三代：阴极射线管，液晶和等离子体
第七章有机高分子电致发光材料和器件
第七章有机高分子电致发光材料和器件有机高分子电致发光材料和器件是一种新型的发光材料和器件，其通过在高分子材料中引入发光分子，利用电场激发和控制发光，具有较高的发光效率和较长的寿命。
有机高分子电致发光材料和器件在显示、照明、生物医学和传感器等领域具有广泛的应用前景。
有机高分子电致发光材料和器件的基本原理是电发光机理，即通过施加电场刺激分子激发态，使其经过电子跃迁释放光子，实现发光。
该技术具有以下优点：首先，有机高分子电致发光材料能够实现宽光谱范围的发光，可以通过合理设计分子结构和化学修饰来调控发光波长和颜色；其次，该材料发光效率高、亮度高，并且具有很快的响应速度；此外，材料制备相对简单，成本较低，适合大规模生产。
有机高分子电致发光材料和器件可以应用于各种显示器件，如有机发光二极管（OLED）和柔性显示器。
OLED是一种利用有机高分子电致发光材料制造的显示器件，具有自发光、高对比度、宽视角等优点。
相比传统液晶显示器，OLED显示器的亮度更高，更薄，更省电。
此外，由于有机高分子材料的柔性特点，可以实现柔性显示器，将显示器应用于可穿戴设备、曲面屏幕等。
有机高分子电致发光材料和器件还可以用于照明领域。
传统的照明设备如白炽灯和荧光灯存在能源消耗大、汞污染等问题，而有机高分子电致发光材料可以使用更低的电压获得较高的亮度，具有更好的能源效率。
同时，由于有机高分子材料的柔性特点，可以制造出柔性照明设备，使得照明方式更加多样化。
此外，由于有机高分子材料对生物相容性好，可以在生物医学领域应用。
例如，可以将有机高分子电致发光材料制备成荧光探针，用于生物分子的检测和成像。
这些探针可以灵敏地检测到病原体、癌细胞和分子信号，为生物学研究和疾病诊断提供有效的工具。
在传感器领域，有机高分子电致发光材料和器件也具有广泛的应用。
其可以制备成传感器材料，用于检测环境污染物、气体成分和生物分子等。
这些传感器可以实现高灵敏度、快速响应和实时监测，为环境监测和生命科学研究提供有效的手段。
电致发光分类
电致发光分类
1. 有机电致发光呀，就好像田野里百花齐放一样绚丽多彩呢！比如那些有机小分子的发光，像 OLED 电视，画面多美啊！
2. 还有无机电致发光呢，这就像夜空中的星星，虽然低调但也闪闪发光呀！像一些无机材料做成的发光器件。
3. 高分子电致发光也不能落下，这不就像一群小伙伴手牵手一起努力发出光芒嘛！想想那些高分子材料的发光产品。
4. 薄膜电致发光啊，如同给物体披上了一件神奇的发光外衣，多酷呀！就像某些特殊的发光薄膜。
5. 粉末电致发光，是不是像一堆小精灵聚集在一起发光呢！比如那种粉末状材料的发光应用。
6. 量子点电致发光，哇，这简直就像是微观世界里的魔法呀！不就像那些基于量子点技术的发光产品吗？
7. 电致变色发光也很有趣呀，就好像一个会变戏法的高手，一会儿一个样呢！比如某些可以变色发光的装置。
总之，电致发光的分类可真是丰富多彩啊，每一种都有它独特的魅力和用途呢！。
聚合物EL材料
2.2.9.电流密度－电压关系
• 在聚合物 EL 器件中，电流随电压而变化曲线反映了器件 的电学性质，它与二极管的电流－电压的关系类似，具有 整流效应，即只有在正向偏压下有电流通过，在低电压低 于器件导通电压时，电流密度随着电压的增加而缓慢增加， 当电压超过导通电压时，电流密度会急剧上升。
• 此曲线能确证聚合物 EL器件是否具有半导体电学性质。
DL-A
DL-B
2.3.3.三层器件结构
电子传输层和发光层 空穴传输层
• 1990年,英国剑桥大学Friend等人在首次报道了以共轭聚合 物聚对苯撑乙烯(PPV)为发光层材料制成单层薄膜夹心式聚 合物发光器件，其器件的驱动电压为 14V ，发黄绿光，外 量子效率仅为 0.05% ，但是这一研究成果开辟了发光器件 的 一 个 新 领 域 —— 聚 合 物 电 致 发 光 器 件 (PLED) 。 Nature,1990,347,539
不同波长光线的颜色
• 电致发光是指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，它是一个将电能直 接转化为光能的一种发光过程。 • 电致发光材料被广泛应用于图象 显示信息处理和通讯等领域。在 过去的相当长的一段时间里，几 乎所有的电致发光器件都是在 pn 结无机半导体发光二极管的基 础上制造的，如磷化镓（ GaP ） 发光二极管、磷砷化镓（ GaAsP ） 发光二极管、砷铝镓（ GaAIAs ） 发光二极管 。
• 1987 年 美 国 Eastman Kodak 公 司 的 邓 青 云 和 VanSlyke 对有机 EL 做了开创性的工作，引起了 世界工业界和科技界的广泛重视。他们的创新在 于使用了如下图所示的双层薄膜夹心式的结构制 成了电致发光器件，在 10V 驱动电压下，8-羟基 喹啉铝（ AlQ ）发射出绿光，最高亮度达 1000 cd/m2，量子效率为 1%，使人们看到了有机 EL实 用化和商业化的美好前景。Appl Phys Lett, 1987,51,913
恶二唑基聚芴型高分子电致发光材料的合成与光电性能分析
通 过 Ｇｉ ａｄ反应 和脱水 缩合 等方法 可 以合 成 ｒ ｎｒ ｇ 主链 中含有 芴单元 的聚 合物 ， 以制 备 聚芴 类 电致 发 光 材料 。实验 过程 主要 由以下 两部分组 成 （ ） Ｇｉｎｒ 应 制 备 羧 酸 烷基 芴 ， 反 应 １ 以 ｒ ａｄ反 ｇ 该 要 求在无 水无 氧条件 下进行 。反 应原料 、 引发 剂 、 溶 剂 等 因素都对 反应 的进程 和收 率有 明显影 响ｕ ； 卜 （） ２ 在多 聚 磷 酸体 系下 ， 热 通过 关 环 反 应 来 加 合 成芴 一恶 二 唑 共 聚 物 Ｈ Ｊ 。反应 对 温 度 控 制 的 要 求较 高 ， 约稳定 在 ８ ￣ 宜 。合成 反应 方 程式 大 ０Ｃ为
技有 限责任公 司 ； 干冰 ： 京第 五十五 研究所 气体公 司 ； 南 盐酸肼 、 五氧 化二磷 、 片 ： 碘 分析 纯 ， 海化学试 上
剂有 限公 司 ；
２ 光 电性能 分析
对 于有 机 电致 发光材 料 ， 能级和能 带 隙 Ｅ 是最 为重要 的光 电性 能参数 之一 。 材 料 的能级包 括最 高 占有 分子轨 道 （ ＭＯ） ＨＯ 和 最低 未 占有 分 子 轨道 （ Ｕ Ｌ ＭＯ） 级 ， 能 它们 对 于 平衡 载流 子 的注入 和传输非 常重要 。通 过设计 合适能 级
６ ８
工程塑料应 用
２１ 年 第 ３ ０１ ９卷 ， ９期 第
，
恶二唑基聚芴型高分子电致发光材料的合成与光电性能分析 水
赵 玮 赵春 宝 孙
可 孙凤 梅
２ ０９ ） １０ ４
（． １４ ； ２ 南 京 理 工大 学 化 工 学 院 ， 京 １０ ６ ． 南
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光致发光
紫外激发时，入射光被有机发光材料吸收， 使基态电子激发到激发态，形成电子—空穴 对，即激子非辐射复合。
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电致发光
电致发光的过程是一个能量转换的过程， 即电能转变成光能。在具有一定的载流子 迁移率和固态荧光量子效率的有机薄膜发 光材料两边各加一个电极，即可制备出简 单的有机电致发光器件。当施加一定的电 压后，就会发生有机材料的电致发光 (electroluminescence，简称EL)现象。
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材料的电接触
(1)金属电极与聚合物材料的电接触
聚合物材料的导电特性与聚合物结构有关， 由于给电子聚合物材料电离能较低，与固体 电极接触时容易给出电子而形成阳离子自由 基，通过氧化—还原过程形成空穴型导电材 料；而受电子聚合物材料，由于其电子亲和 势较大，容易从接触电极得到电子从而形成 阴离子自由基．通过氧化—还原过程形成电 子型导电材料。
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余辉在10 －８ 秒以下的称荧光．如受外来光 线激发发光的荧光灯发光；受阴极射线激发 发光的电视屏发光；都为荧光．荧光是冷光， 其余辉时间与发光体温度无关．荧光灯管和 电视屏上都涂有发光物质，荧光灯上涂的发 光物质常为卤磷酸钙．
磷光邮票与荧光邮票的区别：磷光邮票和荧 光邮票都是发光邮票，在紫外灯照射下发出 蓝绿色余辉，主要区别是撤除紫外线照射， 荧光邮票亮光立即消失，而磷光邮票亮光消 失较慢。
电致发光高分子材料
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概述
长期以来，人们一直致力于研究开发无机半导体 电致发光器件，因为它们在通讯、光信息处理、 视频器件、测控仪器等光电子领域有着广泛而重 要的应用价值。
无机半导体二极管、半导体粉末、半导体薄膜等 电致发光器件尽管已取得了巨大的成就，但由于 其复杂的制备工艺、高驱动电压、低发光效率、 不能大面积平板显示、能耗较高以及难以解决短 波长(如荧光)等问题．使得无机电致发光材料的 进一步发展受到影响。
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⑤器件很薄，附加电路简单，可用于超小 型便携式显示装置；
⑥响应速度快，是液晶显示器(LCD)的1000 倍；
⑦器件的像元素为320个，显示精度超过液 晶显示器的5倍；
⑧寿命可达一万小时以上。
但是用有机小分子制备的电致发光器件的 发光稳定性差，距实用要求还相差甚远。
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电致发光的量子效率
聚合物电致发光的一个重要参数是量子效 率，它是指在一定电功率输人下的光功率 输出。提高量子效率，即是减少器件的无 用的电功率损耗。设总的电功率输入为P， 电流为J，则
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载流子注入效率
由于发光器件有一串联电阻R只的存在．有部 分功率要消耗在焦耳热上。这一串联电阻是聚 合物的体电阻和聚合物与金属电极的欧姆接触 电阻之和。对发光有贡献的功率是JV，V是加 在器件上的电压，J是流人器件的总电流，总 的注入电流分为如下部分：
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聚合物发光二极管不仅具有小分子有机电 致发光材料的特点，而且有可弯曲、大面 积、低成本的优点，
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聚合物电致发光的一些基本概念
载流子 激子 单线态与三线态 磷光和荧光 电致发光的量子效率 载流子注入效率
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激子
激子是处在激发态能级上的电子与价带 中的空穴通过静电作用束缚在一起而形成 的一种中性准粒子。激子通常分为两类： 一类是Frankel激子，即紧束缚激子，它的 激发限制在分子的内部或其附近，简称小 激子；另一类是弱束缚激子，即wannier激 子，它的作用范围可以在多个分子之间， 因而降低了电子和空穴问的库仑作用，增 加了它们的距离，也称其为大激子。
一个光子，或者产生多个声子。对有机发
光材料来说为获取较高的量子效率，当然 希望激子复合后主要产生光子。
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单线态与三线态
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基态的分子中，电子都处于尽可能低的能 量状态，要使电子从低能轨道跃迁到高能 轨道，必须供给能量。当分子受到光的照 射时，如果光子的能量能满足电子所需能 量时，电子便有可能从能量较低的轨道进 入能量较高的轨道，这叫电子的跃迁，此 时分子的电子排布违反了构造原则，称处 于激发态。
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有机化合物电致发光材料
有机化合物可通过分子设计的方法合成数量 巨大、种类繁多的有机化合物发光材料，使 得由有机材料构成的电致发光器件有着众多 的优势
①可实现红绿蓝多色显示；
②具有面光源共同的特点，亮度≥200cd／m2； ③不需要背照明，可实现器件小型化；
④驱动电压较低(直流l0v左右)，节省能源；
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基态的最高占有轨道中有两个自旋相反的电子， 又称单线态。激发后，在两个轨道中各有一个电 子，但它们自旋仍然相反，仍叫单线态，由于是 激发态，所以又称激发单线态。激发单线态不但 违反了构造原则中的能量最低原则，也违反了洪 特规则，非常不稳定，它们可以通过一种系间交 叉（ISC）的方式使跃迁的电子自旋方向反转， 使不同轨道中的两个单电子自旋方向相同，这时 能量有所下降，称三线态（用T1表示）。无论单 线态或三线态的激发态都是不稳定的状态，它们 会通过不同方式失去能量回到基态，这叫失活。
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磷光及荧光
物质受到外来光线、电子、高能粒子的照 射时，就会发光．如果照射引起物质原子 外层电子扰动，电子受激后向低能级跃迁， 就可发射包括红外线、紫外线和可见光．
当照射停止后，发光仍能持续一段时间， 称为余辉，余辉的久暂决定于发光物质的 成分，通常在10－１０秒以上．余辉在10－８ 秒以上的称磷光．磷光的余辉时间与发光 物体温度高低有关，通常随发光体温度升 高而减少．
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有机发光材料因分子间范德华力作用较弱，
对于处在激发态的有机分子，其电子与空
穴基本属于一个分子。因此大多数的有机 分子所形成的激子属于Frankel激子类型。 设激子的能级Eex。位于价带底能级Ec与价 带顶能级Ev之间，则它的激发能为Eg`＝ Eex—Ev ，小于Eg=Ec--Ev。显然激子的 束缚能为Ec—Eex；激子最终发生复合，即 在此过程中电子落人空穴之中，或者产生