电致发光材料及器件-修改..

分子薄膜EL器件的优点： 从成分上看，多样性分子设计易于实现，因而大大地丰富了发光的颜色。 例如，8—羟基哇琳衍生物中，A1q3发光颜色为绿色(λ max＝520 nm)，Mgq2和 Znq2的发光颜色则分别是绿色(λ max ＝518nm)和黄色(λ maΒιβλιοθήκη Baidu ＝570 nm)。 发光亮度和效率高；全固化的主动发光；视角宽，响应速度快；制备过程简单， 费用低；超薄膜，重量轻；易于实现大面积彩色显示；可以制作在柔性衬底上， 器件可以弯曲、折叠；具有与集成电路相匹配的直流低电压驱动特性。
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实用的多层结构：
通常对电致发光薄膜器件采 用多层式的金属／绝缘体／半导 体／绝缘体／金属 (MISIM) 结构。 在典型的ACEL-MISIM器件中，发 光的半导体并不和电极直接接触。 衬底为玻璃，薄膜沉积在可带有 预定花样的透明In-Sn氧化物(1TO 玻璃)上，再用后电极(A1)覆盖。 载流于是由某种机理 ( 如交流 电场下的碰撞电离 ) 而产生的电子。 当电子到达绝缘体／半导体的界 面时就被捕获。 这种薄膜式ACEL器件具有非 常好的亮度、稳定性、视角和效 率，因此发展很快。
若一个光源在一给定方向下发射出频率为540×1012Hz的单色辐射，且其辐射强度为1/683瓦 每球面度，则该光源在这方向上的光强为1cd。 荧光灯的亮度大约为8000cd/m2，显示器的亮度只要有300cd/m2就足够了。目前最亮的有机 2018/10/13 EL器件可以超过140000cd/m2。 4
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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。
蒽：结晶三环烃 [anthracene] C6H4(CH)2C6H4,其纯品为白色带紫色荧光,在蒸馏煤焦 油最后阶段得到,用作发光材料(如在闪烁计数器中),特别是用于涂层(如用于吸收紫外光)
1987年，美国柯达公司的邓青云(C.W.Tang)和VanSlyke对有机EL做了开 创性的工作。它们将具有高荧光量子效率的8-羟基喹啉铝配合物(简记为 A1q3) 作为发光层，用芳香二胺作为空穴传输层，用低功率的镁银合金 阴极，并采用蒸发镀膜法制备出多层结构器件。EL材料的激发电压已降 至10V以下，发光强度大于1000 cd· m-2，发光效率高于1.5lm· W-1。
无机EL的优点是稳定性高；缺点是短波发光有待开发，作为显像管体积太大， 大面积平板显示器制作工艺上有困难，发光颜色不易改变，很难提供全色显 示等。
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有机电致发光： 1963年，Pope研究了蒽单晶片（10~20微米）的电致发光，当时，需要400V 的电压才能观察到蒽的蓝色荧光；之后的研究将电压降低到100V左右，获得 5%光子/电子的外量子效率； 1982年用真空蒸镀制成了50nm厚的蒽薄膜，进一步将电压降到30V，观察到 了蓝色荧光，但外量子效率只有0.03%，这主要是电子的注入效率太低以及 蒽的成膜性不好而存在易击穿的缺点。 1983年，Partridge研究了聚合物的电致发光，但亮度太低，没有引起重视。 总之，60~80年代中期，有机EL徘徊在高电压、低亮度、低效率的水平上。
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一、无机电致发光器件和材料
大多数多色磷光体电致发光材料是掺有不同稀土元素或过渡元素(作为活化剂) 的II-VI族半导体。 根据磷光体(分散于透明介质的粉末或蒸镀薄膜)的激发电压的不同，一般将 EL器件分为直流电致发光(DCEL)器件和交流电致发光(ACEL)器件。 1、 无机电致发光器件结构 最简单的分散型直流电致发光器件如图。将一层 CuS(p 型半导体 ) 热敷在 ZnS(n型半导体)光发射磷光体的表面上 ( 即发绿光的掺 Cu的ZnS，记为ZnS： Cu)，从而形成一个异质pn结。发光层夹在透明的电极和金属电极之间，在 一定方向的直流电场下发光。
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典型的三层式的ACEL器件截面图8
发光亮度B和施加的电压V之间的关系为：
其中B0、C为由发光条件、元件结构和磷光材料决定的常数。
对这种在强电场下发生的电致发光现象的物理本质仍然不太清楚，但其 主要过程大致如下： ①由电极注入载流子(如从阴极注入电子或从阳极注入空穴)， ②在电场下载流子被加速， ③通过某种机理(如电子和稀土离子碰撞或者电子和空穴复合后将能量传 递给金属离子)激发金属活性离子， ④电子从激发态跃迁到基态而发光， ⑤从器件中输出所发射的光。 对于ACEL中的玻璃衬底、透明导电膜、绝缘膜和金属电极等材料的一般要求： ①可以在电场(110 V· cm-1)下激发而不被击穿， ②在发光的阈值电压下介电材料的行为类似于绝缘体， ③能设法将磷光体沉积成薄膜(如用溅射、蒸发、化学气相沉积和分子柬外延 法等)。 无机分散型ACEL器件中的介电材料是为了获得高的交流阻抗以建立强电场 9 2018/10/13
第二节 电致发光材 料及其器件
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处于激发态的分子、晶体和非晶态物质在退激过程中会产生辐射， 即发光。根据其受激的方式，这种激发态发光可以分为三种形式： 光致发光（photoluminescence，PL） 电致发光（electroluminescence，EL） 阴极发光（cathodeluminescence，CL） 电致发光的两种类型: 一种是撞击式电致发光：电压直接或间接加在电极之间而引起的发光， 如通常日光灯的发光。 另一种是电荷注入电致发光：电压加在直接固定于单晶半导体(如 GaAs)PN结的电极上，由于载流子的注入而引起发光，如通常发光二 极管(LED)的发光。 电致发光是电能转化为光能的过程。