第五章 电致发光聚合物及其器件.ppt

一. 概况 二.聚合物的合成 发光与发光材料 电致发光领域的研究简史 高聚物电致发光材料 高聚物电致发光器件 发光种类 热辐射 冷光 热辐射 热辐射是人们制造光源首先用到的方法 白炽灯是目前还在使用的一种照明工具，它是靠灯丝通电发热来照明的，属于热辐射。白炽灯由于灯丝材料不能耐非常高的温度（通常只能达到2000℃）,发射的光与日光相比颜色黄得多。 要靠热辐射有效地产生可见光，物体的温度要足够高。 太阳光 太阳好比是一个燃烧的大火球，燃烧的是核燃料，进行的是热核反应，产生巨大能量，使太阳表面温度高达5800℃。 太阳光产生的热辐射中，可见光部分较强，它引起人眼的感觉是白光。 冷光 不需要提高物体的温度发出的光称为冷光。 发光是物体中的电子从高能态往低能态跃迁产生的，在某些外界条件的激发下偏离热平衡时由激发态的跃迁所产生的辐射。 发光就是把所吸收的激发能转化为光辐射的过程。它只在少数中心进行，不会影响物体的温度。 这种方式可以更有效的把外界提供的能量转化成人们所需要的可见光。 发光与热辐射比较 热辐射是以升高温度来得到人们所要的光辐射，电子能量分布比较宽，只有小部分电子所处能级产生的辐射是人们所需要的，同时要发射出许多不需要的辐射，所以效率比较低(白炽灯的发光效率约为2％)。 发光主要来源于确定能级上电子的跃迁，能量转换效率比较高（节能荧光灯的发光效率约为20％，但据报道，每只灯管中含有5mg的汞）。 发光与热辐射根本区别 发光的特点是发光体与环境温度几乎相同，不需要加热。 从微观上讲，发光只有个别原子、分子或发色团吸收能量，而这些原子、分子或发色团决定了发光的光谱。 发光体从外界吸收能量后，要经过它的消化，然后放出光来。经过这段消化就要花费一定的时间，而且发出的光既有反映这个物质特点的光谱，又有一定的衰减规律。 激发态电子能量耗散途径 热振动弛豫耗散:材料温度上升(非辐射耗散) 通过化学反应形式耗散:化学键的断裂和新化学键的生成(非辐射耗散) 荧光发光形式耗散:过程快,所需时间在10-5~10-9s 磷光发光形式耗散:慢过程,所需时间 10 -4s 光致发光 利用光激发发光体引起的发光现象（photoluminescence） 。它大致经过吸收、能量传递及光发三个阶段。 光的吸收及发射都发生于能级之间的跃迁，都经过激发态 电致发光 可将电能直接转化成光能的现象是电致发光（electroluminescence）。以前曾经叫“场致发光”。 主要介绍注入式电致发光。本征型电致发光不介绍。 如：萘、蒽的单晶 1953，Bernanose等人利用蒽单晶片，在400V的直流驱动下实现 Pope M, Kallmann H P, Magnante P. “Elecrtroluminescence in organic crystals.” J Chem Phys, 1963,38:2042 Helfrich W. “Recombination radiation in anthracence crystals.” Phys Rev Lett, 1965,14:229 问题:驱动电压高（100V）,发光效率低,亮度差,使用寿命短——看不到应用前景 1982年，P.S.Vincet等人试图通过薄膜代替单晶来降低电压，并试图改进成膜工艺来提高器件的发光亮度、降低驱动电压，实现了30V直流驱动。量子效率只有0.05％，稳定性极差。 美国柯达公司C W Tang(邓清云)，使用8-羟基喹啉铝， 起亮电压10V，1.5lm/W， 1000cd/m2. 1988年，日本的C.Adachi使用空穴传导材料,并在器件中加了一层电子传输层,随后又加了一层空穴传输层,大大提高了器件的载流子注入效率,降低了器件的驱动电压,提高了器件的发光效率. 1998年Forrest课题组采用掺杂重金属配合物的方法获得了电致磷光,大大提高了器件的内量子效率. 在有些情况下，由于电子的自旋角动量与轨道角动量有部分耦合作用，禁阻的单重态－三重态以及三重态－单重态之间的跃迁是部分允许的。这种引起电子自旋反转的跃迁在有重金属离子存在时更容易发生，这是三线态也可以发光（磷光）的原因 具有高量子效率的荧光特性，且自吸收小； 材料的荧光光谱主要分布在400-700nm可见光区域內； 具有良好的半导体特性，即较高的电导率； 良好的成膜特性，容易制膜，且膜无针孔； 具有优良的溶解性能，以保证加工的便利性； 材料稳定。 全共轭型 部分共轭型 侧挂型 聚噻吩类（PAF） 聚芴（PF）