6-激发态与电致发光高分子课案.ppt

6 激发态与电致发光高分子 ;;本征导电高分子 Discovery of inherent conductive polymers 1990s 聚对苯乙炔的电致发光现象 Poly(p-phenylenevinylene) (PPV): first conjugated polymer exhibiting electroluminescence Late 1990s 发现发蓝光的材料，全显示成为可能 Development of blue emitting polymer materials Full color display became possible;二、与发光机理相关的基本概念;;基态与激发态;单线态与三线态;激发;磷光及荧光;荧光和磷光都是电子从激发态回到基态的电磁辐射（发光）现象。通常指寿命短的（10－7-10－8秒）为荧光，中断供能，立即停止发光，而寿命长的为磷光，中断供能仍能持续发光。 供能方式有： （1）光频发射（光致发光）； （2）阴极射线、X-射线及其它高能粒子的辐射； （3）电场引发的场致发光（材料？）;家用日光灯的玻璃管内涂有卤磷酸钙[Ca5(PO4)3(F,Cl): Sb3+,Mn2+]萤光粉，在汞蒸汽机辉光放电产生的紫外线照射下放出较宽波长的可见光。（早期）彩色电视显象管使用的荧光粉是Zn1-xCdx:AgCl，当时发红色荧光。 ;;聚合物电致发光机理;从负极注入的电子与从正极注入的空穴复合成激子，激子从高能态回到低能态，发出荧光;;;高分子发光材料均含有共轭结构( 发光基团) ，以实现其发光。 为达到较好的EL 效果，对高分子材料有一些基本要求: 在400—750nm 的可见光区域内具有较高的荧光量子效率 (2 ) 具有较好的热、光和电稳定性; (3) 好的非晶相稳定性和成膜能力，其厚度能控制在十到几百纳米之间，在几十个纳米范围内的薄膜不会产生针孔;(4) 分子中没有或很少有结构缺陷; (5) 具有良好的半导体特性，或传输电子或传输空穴或两者都传输; (6 ) 最高占有轨道(HOMO) 和最低未占有轨道( LUMO) 能级与电极材料的功函数匹配。;聚集态结构设计;如图6 所示，具有不同链构象的高分子成膜后，形成具有各种类型的聚集态微区结构，这些聚集态结构也是器件性能的决定性因素之一。;聚集态结构设计的几个热点：;;;常见的聚集态结构设计方式主要有以下几种：;1 染料掺杂;例子;2 纳米结构;途径：;例子;例子;3.液晶结构;例子：;4 芳环堆积——超分子发光;芳环堆积的意义;具有π-π 堆叠( 芳环堆积) 的聚合物是一类新型的光电材料，与传统的共轭聚合物相比有其独特的优点:;;研究比较多的具有分子内芳环堆积的高分子光电材料是聚苯并亚甲基环戊二烯( PDBF);高分子电致发光材料的结构设计涉及诸多方面：;;阴极 / 阳极材料;电子传输材料Electron transport materials 电子流动性好High electron mobility Incorporation of electron deficient nitrogen atoms;八羟基喹啉的金属络合物;空穴注入材料Hole injection materials 空穴流动性好High hole mobility 电荷离域性强Facilitate charge delocalization;发光材料的结构 Chemical structure composition of light emitting polymers;主链发光材料;Substitutions R1, R2, R3 , R4, R5, R6 Tune charge-transport characteristics Adjust the color of emitted light Enhance solubility 通过调节取代基调节电荷的传输性质 调节发光颜色范围 加强材料的溶解性;Adding electron-donating groups to the PPV chain red-shifts its light emission to orange Adding electron-accepting groups gives a blue shift 增加给电子基团发生红移 增加吸电子基团发生蓝移 ;;;;;;Side chain LEPs with light-emitting groups in the side chains Advantages A