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有机发光材料 前言 发光材料自始至终贯穿在人类文明的历史长河.它广泛应用于通讯、卫星、雷达、显示、记录、光学、计算机、生物分子探针等高科技领域.发光材料可分为无机发光材料和有机发光材料两大类.与无机材料相比,有机材料具有更高的发光效率和更宽的发光颜色选择范围,并且具有容易大面积成膜的优越性. 从分子结构上可将有机发光材料分为： (1) 有机小分子 (2) 有机高分子 (3) 金属配合物. 有机及配合物发光原理 有机物的发光是分子从激发态回到基态产生的辐射跃迁现象根据 Pauli不相容原理,同一轨道上的两个电子自旋相反.所以分子中总的电子自旋为零(ΔS),这个分子所处的电子能态称为单重态(2S+1=0).当分子中的一个电子吸收能量被激发时,通常它的自旋不变,则激发态是单重态.如果激发过程中电子发生自旋反转,则激发态为三重态. 三重态的能量常常较单重态低.当有机分子在光能(光子)激发下被激发到激发单重态(S),经振动能级弛豫到最低激发单重态(S1),最后由S1回到基态 S0 ,此时产生荧光; 或者经由最低激发三重态(T1),(S1→T1),最后产生T1→S0 的电子跃迁,此时辐射出磷光。若此发光过程中的激发源是电场,就称之为电致发光. 有机发光原理图解 发光与结构关系 有机化合物能否发光以及发光波长,发光效率如何,主要取决于其化学结构.荧光通常发生在具有刚性平面和π- 电子共轭体系的分子中.任何有利于提高π-电子共轭度和平面度的结构改变都将提高荧光效率. 研究现状 有机小分子 有机小分子发光材料种类繁多,除了用于各种荧光材料外,现也广泛用于EL器件的电子(空穴)传输介质.它们结构中多带有共轭杂环及各种生色团.如二唑衍生物,三苯基胺衍生物,蒽衍生物,晕苯衍生物,芘衍生物以及1,3 2丁二烯衍生物等.下面介绍几种有特色的有机小分子发光材料. 化合物1是聚二唑类衍生物.随Ar分别为邻、间、对取代的苯环,化合物的共轭度有所不同,发光颜色从紫色变到蓝色.它们成膜稳定 ,器件亮度大于1000 cd/ m2,是一种较理想的发蓝光的有机 EL器件. 化合物 2 俗称罗丹明 101 . 它是在罗丹明 B 的基础上通过两个氨基氮原子各自固定在两个环上 ,其荧光量子产率可达 100 % , 而且荧光不随温度变化. 化合物 3 为三苯基胺衍生物 , 又称 TPD. 这类化合物结构易于调整. 通过引入烯键、苯环等不饱和基团及各种生色团 , 改变其共轭度 , 从而使化合物光电性质发生变化. 当延长其共轭度成化合物 4 时 ,便成了发蓝绿光的发光材料. 有机高分子 自1990年J.H.Burroughes等报道采用高聚物PPV成功的制备电致发光二极管(LED)以来,短短十年中,此领域发展十分迅速.目前已报道的高聚物发光材料的发光范围已覆盖了整个可见区.其制备的发光器件已接近商业化水平.有机高分子发光材料所以引起人们极大的兴趣是因为 : 1 玻璃化温度高,有高的热稳定性 2 制作EL器件工艺简单,不需要复杂的设备,因而有可能降低器件制作成本 3 易于实现大面积器件 聚对苯乙炔： 1990,Burroughes等用PPV制备的发光二极管,得到了直流偏压驱动小于14V的蓝绿色光输出,其量子效率为0.05%.1994N.C.Greenham等人合成了分子量为4000 的聚苯乙烯衍生物(化合物5),用其制备的LED发射红光,发光效率为0.02%.而且,PPV也是目前研究的最多的电致发光聚合物. 聚二唑(PPBD) . 聚二唑是一类性能优良的电子传输材料.具有聚二唑结构单元的聚合物具有良好的耐热性和较高的玻璃化温度.因此,人们开始将PBD作为主链或侧链合成PLEDs材料. 有机材料应用背景 荧光材料 ：有机荧光材料可以用作荧光增白剂,荧光染料,荧光颜料,荧光试剂,激光染料,用于荧光分析,跟踪检测,交通标志,核技术中的闪烁体,太阳能转换技术中的荧光集光器等. 在工业、农业、医学、国防等领域都有广泛应用. 显示器件材料：有机电致发光(EL)器件具有低压、直流驱动、高效率以及容易实现全色大面积显示、成本低等特点.不仅可以克服无机 EL 器件不能提供全色及消耗较大的缺点而且可以克服液晶显示的某些不足,所以引起人们高度重视.1998年,英国剑桥