浅谈聚合物发光器件.docx

前言：在今年的高分子概论课上，张国庆老师的课给我留下了很深的印象。他所做的高分子荧光材料奇幻而又美妙，特别是实物的展示让我们亲眼领略了这个方向的独特魅力。随后抱着极大的兴趣，我就申请加入了张老师的实验室。在最近的一次实验室组会上，师兄给我们简要介绍了一下有机发光二极管。我就想稍微深入地了解一下有机发光二极管这个领域，当然我只是一名大二的本科生，知识掌握得还很少，而OLED领域比较热，做的研究者很多，使得此领域已有了长足的发展。我就想借这个小论文的机会，多浏览一些文献，以学习为主要内容。本文主要是前人研究者工作的简略总结与浅陋的分析，不足之处，还请老师指教。浅谈聚合物发光器件1发展概述?在无机材料领域中研究由电场激发导致的发光现象已有较长的历史 ,而对有机材料领域中电致发光现象的研究则始于20 世纪60 年代. 1963 年 ,P. M. Kallmann在高荧光量子效率的有机物蒽(Anthracene)的单晶上加 100 余伏的直流电压后 ,首次发现有机物的电致发光现象 ,并制备了简单的电致发光器件(ELD) . 随后进行了一系列的研究 ,但没有得到令人满意的结果 ,进展不大。?直到1987 年 ,柯达公司的C. W. Tang研制成功了以有机小分子为基的二层发光二极管(OLED) .该器件的发光亮度大(100 cd/ m2) ,发光效率高(1.5 lm/ W) ,驱动电压低( 10 V) . 这是研究 OLED 的一个重要里程碑 ,至此它吸引了世界各国科学家的广泛注意。(邓青云博士，他出生于香港，于英属哥伦比亚大学得到化学理学士学位，于1975年在康奈尔大学获得物理化学博士学位。邓青云自1975年开始加入柯达公司Rochester实验室从事有机发光二极管的研究工作，在意外中发现有机发光二极管。1979年的一天晚上，他在回家的路上忽然想起有东西忘记在实验室，回到实验室后，他发现在黑暗中的一块做实验用的有机蓄电池在闪闪发光从而开始了对有机发光二极管的研究。到了1987年，邓青云和同事 Steven 成功地使用类似半导体 PN结的双层有机结构第一次作出了低电压、高效率的光发射器。为柯达公司生产有机发光二极管显示器奠定了基础。由此被誉为oled之父。? 1990 年英国剑桥大学的 D. D. C. Bradley等人以共轭聚合物 PPV 为发光层 ,用旋涂方法制备聚合物电致发光器件.。首先用比小分子稳定的共轭聚合物制造出发光器件 ,提高了 OLED 的寿命. 他们估计 PPV 的发光效率可达 8 % ,为此他们还成立了公司 ,希望能够尽早把这种器件推向市场. 随后D.Lacey采用polyfluorence作发光层 ,器件的发光效率达到 22 lm/ W。? 1994 年J. Kido 等人利用稀土配合物研制出发纯正红光的 OLED ,亮度达 460 cd/ m2. 电致发光光谱研究表明 :这种器件的发光光谱位于614 nm,半高宽度仅20 nm,是稀土金属 Eu3 +的特征光谱 ,与器件的结构无关. 我国稀土资源丰富 ,为研究开发稀土有机发光器件提供了十分有利的条件。?1998 年M.A.Baldo等人研究发现使用一般有机材料或采用荧光染料掺杂制备的有机发光器件 ,由于受自旋守恒的量子力学跃迁规律的约束 ,其最大发光的内量子效率为 25 %. 因为 1 对电子、空穴相互束缚而产生的激子(exciton)有一个自旋为零 ( S = 0) 的单重态 (singlet) ,同时相伴有 3 个自旋为 1( S = 1) 的三重态(triplet) ,而有机半导体的基态为自旋为零的单重态 ,按照量子力学跃迁规律 ,三重态的激子向单重的基态跃迁被禁止 ,三重态的激子只能被热耗损掉 ,不能发射光子 ,对发光没有贡献. 只有单重态的激子能向基态跃迁 ,发射光子. 他们采用磷光染料八乙基卟吩铂(PtOEP)对有机发光层材料进行掺杂 ,制备出的 OLED 发光效率达 4 % ,内量子效率达 23 % ,且发光效率随掺杂浓度的增加而增大.? 1999 年 D. F.O′Brien , M.A.Daldo等人在研究激子传输规律之后 ,提出用 BCP(一种传输电子的有机导电聚合物)做空穴阻挡层 ,用磷光染料PtOED掺杂 ,制备出的 OLED 发光效率达 5. 6 % ,内量子效率达 32 %。2000 年 8 月 ,该研究小组又用二苯基吡啶铱(Ir(ppy)3)掺杂到 TAZ或 CBP(都是电子传输材料) ,制备出有机发光器件的发光效率高达(15.4 ±0.2) % ,发光效率为(40 ±2)lm/ W,在低亮度条件下内量子效率接近 100 %。有机LED最大的优势是无需背光源，可以自发光可做得很薄，可视角度更大、色彩更富、节能显著、可柔性弯曲等等。可