聚合物电致发光材料及器件
在电场作用下迁移产生导电现象。本...
摘要Ｌ聚合物电致发光材料是近几年来取得突破性进展而倍受关注的新兴功能材料。
它们的电致发光薄膜器件激发电压低、发光效率高、易得到彩色显示，而且容易实现大屏幕平板化。
研究发现聚对苯乙炔类聚合物具有许多优异的性能，如柔性好、驱动电压低、能带结构可调、优良的溶解性及耐热性等。
人们已经制备出发红光、黄光、绿光的性能优异的聚对苯乙炔类聚合物制成的电致发光器件；而能发蓝色光的该类聚合物材料则很少，性能也差，限制了该类材料在全色显示方面的应用。
『『本文制备出一种新型的、能发蓝色光的聚对苯乙炔类聚合物材料聚【（２，５．二亚甲基．１，３，４．嗯二唑）二氧代．１，４．亚苯基．１，２一亚乙烯基．１，４．亚苯基．１，２．亚乙烯基．１，４一亚苯基】，并对其进行了溶解性、电性能、光性能、热性能的研究。
实验结果说明它的荧光发射最大波长为４７２ｎｍ，属于蓝色发光范围。
电导率的测定结果说明它比传统的ＰＰＶ类电致发光材料有更强的电子与空穴的复合几率。
它的能带宽度（Ｅｇ）为３．８４ｅＶ。
荧光量子效率巾＝ｏ．９９５。
（该聚合物能溶解于氯仿及四氢呋喃等有机溶剂中。
其分解温度大于３５０‘Ｃ。
ＴＧＡ的分析结果说明该聚合物具有优异的热稳定性。
上关键词：电致发光，聚对苯乙炔衍生物，蓝色光ＡＢＳＴＲＡＣＴＩｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅｏｆｐｏｌｙｍｅｒｈａｓｂｅｅｎｍａｄｅｗｉｔｈａｎｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｇｐｒｏｇｒｅｓｓ，ａｎｄｃｌｏｓｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｉｓｐａｉｄｏｎｔｈｅｓｅｋｉｎｄｓｏｆｎｅｗｆｕｎｃｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓａｒｅａｓｆｏｌｌｏｗｓ：ｌｏｗｅｘｃｉｔｉｎｇｖｏｌｔａｇｅ，ｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔｃｅｌｌｓｉｎｔｈｉｎｆｉｌｍｓ，ｅａｓｉｎｅｓｓｏｆｃｏｌｏｒｌｉｇｈｔｅｍｉｓｓｉｏｎ，ａｎｄａｔｔｒａｃｔｉｖｅｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒｌａｒｇｅ·ａｒｅａｖｉｓｉｂｌｅｌｉｇｈｔ－ｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅｓ．Ｐｏｌｙ（ｐ·ｐｈｅｎｙｌｅｎｅＶｉｎｙｌｅｎｅ）（ＰＰＶ）ｉｓｔｈｅｆｉｒｓｔｐｏｌｙｍｅｒｍａｔｅｒｉａｌｆｏｕｎｄｔｏｈａｖｅｔｈｅｅｌｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｅｎｃｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｗａｓｉｎｔｅｎｓｉｖｅｌｙｓｔｕｄｉｅｄ．ＰＰＶｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓｈａｖｅｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｖａｒｉｏｕｓｃｏｌｏｒｓｗｉｔｈｉｍｐｒｅｓｓｉｖｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ，ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ．ＴｈｅＰＰＶｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ，ｗｈｉｃｈｅｍｉｔｒｅｄｌｉｇｈｔ，ｙｅｌｌｏｗｌｉｇｈｔａｎｄｇｒｅｅｎｌｉｇｈｔ，ｃａｎｂｅｅａｓｉｌｙｏｂｓｅｒｖｅｄ，ｅｘｃｅｐｔｆｏｒｂｌｕｅｌｉｇｈｔ．Ｆｏｒｓｅｖｅｒａｌｒｅａｓｏｎｓ，ａｐｏｌｙｍｅｒｅｍｉｔｔｉｎｇｂｌｕｅｌｉｇｈｔｉｓｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙｄｅｓｉｒａｂｌｅ．ＩｎｔｈｉｓｐａｐｅＬｐｏｌｙ［（２，５－ｄｉｍｅｔｈｙｌｅｎｅ．Ｉ，３，４．ｏｘａｄｉａｚｏｌｅ）ｄｉｏｘｙ‘１，４。
聚噻吩类化合物电致发光材料的研究
聚噻吩类化合物电致发光材料的研究聚噻吩（polythiophene）是一种常见的聚合物材料，由噻吩（thiophene）单元重复连接而成，具有优异的电学、光学性质和导电性。
聚噻吩及其衍生物因其良好的电致发光性能，被广泛应用于有机光电器件领域，例如有机发光二极管（OLED）、有机薄膜太阳能电池（OPV）和场效应晶体管（OFET）等。
在聚噻吩的电致发光机理方面，目前主要有两种理论，即离子对机理和双极子机理。
离子对机理认为，当聚合物在外电场作用下形成极化电荷对时，发光能量由外电场提供，因此发光强度与外电场强度呈线性关系；而双极子机理则认为，发光源是由激子（exciton）的双极子跃迁所形成的，发光强度与外电场强度的平方呈线性关系。
在聚噻吩类化合物电致发光材料的研究方面，近年来主要涉及以下几个方面：1. 结构设计：通过对聚噻吩的结构进行改变，如引入不同的官能团或共轭扩展基团，可以调控聚合物的能带结构、发光颜色和发光强度等性质，以满足不同应用领域的需求。
2. 光谱性质研究：利用吸收光谱、荧光光谱等手段研究聚噻吩材料的光学性质，了解聚合物的能带结构、激子特性和激子跃迁机制等，为进一步优化材料性能提供基础数据。
3. 电学性质研究：通过测量聚噻吩材料的电导率、载流子迁移率等电学性质，了解材料的导电机制和载流子输运特性，为有机电子器件的应用提供理论依据。
4. 材料制备技术研究：发展高效、简单、环保的聚噻吩类化合物制备方法，例如电化学聚合法、化学氧化聚合法、Grignard反应法等，提高材料的产率和质量。
总体来说，聚噻吩类化合物电致发光材料的研究方向比较广泛，除了上述几个方面，还有一些其他的研究方向，例如：5. 量子化学计算：通过量子化学计算方法研究聚噻吩类化合物的电子结构和激子特性等，揭示材料的发光机理和优化材料性能。
6. 稳定性研究：由于聚噻吩类化合物易受光、氧、水等环境因素影响而降解，因此研究如何提高材料的稳定性是一个重要的研究方向。
有机电致发光材料..
4. 亮度，效率高；
5. 直流驱动电压低，能耗少，可与集成电路驱动相匹配； 6. 制作工艺简单，成本低；
7. 可实现超薄的大面积平板显示；
8. 良好的机械加工性能,可做成柔性显示器。
聚合物电致发光二极管(PLED)
PLED,即第二种有机发光材料为高分子聚合物，也称为高分子发光 二极管(PLED)，由英国剑桥大学的杰里米伯勒德及其同事首先发现。聚 合物大多由小的有机分子以链状方式结合在一起，以旋涂法形成高分子 有机发光二极管。 作为一种发光显示材料，聚合物发光二极管(PLED)材料具有很强的 应用潜力，因为它是一种自发光的材料，并且还具有制作相对容易的优点。 因此在制作有机发光二极管器件(OLEDs)时，PLED材料是一种很好的基 本材料，因为与小分子OLED材料20 ～25的发光效率相比，PLED材料的 发光效率则为30～40。
驱动电压30V， 但是器件的量子效率很低，小于1％ 特点： (1)单层器件；(2)驱动电压高； (3)器件效率低
3). 1987年美国Kodak 公司的邓青云等采用了夹层式的多层器件结构，开创 了有机电致发光的新的时代。
创新点：(1)多功能有机层的结构； (2)超薄的有机层厚度
75nm 60nm驱动Fra bibliotek压小于10V最大外量子效率1％
最大亮度大于1000cd/m2
4).1990年，Burroughs等人将共轭聚合物聚对苯基乙烯（PPV）制作了高 分子发光二极管，简化了制备工艺，开辟了发光器件的又一个新领域， 即聚合物薄膜电致发光器件。
有机电致发光二极管(OLED)
近十多年里,OLED作为一种新型显示技术已经取得了长足的发展， 就器件的发光亮度、发光效率和寿命而言，OLED器件已经基本达到了 实用的要求。
电致发光及场致发光器件OLED
5.3、OLED
图5.3 柯达L633数码相机显示屏
❖ 有机发光显示器（OLED）又称有机EL，是以有 机薄膜作为发光体的自发光显示器件。
❖ 它是固体自发光器件，可适应恶劣工作环境；它 响应时间短、发光效率高、视角宽、对比度高； 它可在5V~10V的低电压下工作，功耗低，工艺简 单；制造成本低、有机发光材料众多、覆盖发光 光谱从红外到紫外，适合全彩色显示；价廉、易 于大规模生产；OLED的生产更近似于精细化工 产品，可在塑料、树脂等不同的材质上生产，产 品的机械性能好，不仅可以制造出笔记本电脑、 台式机适用的显示器，还有可能创造出墙壁大小 的屏幕、可以弯曲折叠的屏幕。人们预言，随着 规模量产的到来，OLED可以比LCD成本低20%。
▪ 低能电致发光是指某些高电导荧光粉在低能电 子注入时的激励发光现象。
5.1、高场交流电致发光显示
图5.1 ACEL结构图
❖ 交流电致发光显示是目前高场电致发光显示的主 流。ACEL结构如图5.1所示。
❖ 它是将电致发光粉ZnS:CuCl或（ZnCd）S:CuBr 混合在环氧树脂和氰乙基醣的混合物的有机介质 中，两端夹有电极，其中一个为透明电极。另一 个是真空蒸镀铝或银电极，构成一个EL。
图5.2 ACTFEL结构示意图 1金属电极；2绝缘层；3发光层；4绝缘层；5透明电极；玻璃衬底
❖ACTFEL优点是寿命长（大于2万小时）， 亮度高，工作温度宽（-55℃~+125℃）， 缺点是只有掺Mn的发光效率高，且为橙黄 色，对全色显示要求三基色研制高效的发 光材料是当今研究的课题。EL器件目前已 被应用在背光源照明上，在汽车、飞机及
高分子材料的电致发光
小分子蓝光材料5，Tg=207 oC，可以溶于常见的 有机溶剂中，能隙为2.91eV
EL器件7.7V时，亮度为300cd/m2，效率为1.22lm/W，最 大发光波长为424nm，基本上为纯蓝光发射。
1980年在金属催化剂催化下，通过2，5-二 溴噻吩的缩聚，获得了不带取代基的聚噻 吩。 1985年首次将烷基引入聚噻吩的3位，制成 烷基聚噻吩，PATs或P3ATs。 此后，不断合成出各种取代聚噻吩。 3位引入碳原子数目大于4的烷基时，聚噻 吩可溶于氯仿等有机溶剂中。
取代基对聚噻吩的光电性质的影响
在主链上插入硅原子，打断共轭长度，使材料发光效率有所 提高，缺点是共轭主链载流子迁移率下降。
（５）使载流子从电极注入器件后，获得载流子传输 平衡的材料对器件性能的提高至关重要。
将齐聚噻吩与电子传输能力好的噁二唑单元共聚后，既获 得了电子和空穴传输平衡的聚合物，使器件性能提高；
同时，共聚物的发光波长随噻吩的数目增多而红移（蓝至 绿至橙光）。
当芴臂超过一定长度就可以得到饱和红光。 芴臂的引入使得卟啉具有相当好的溶解性，芴环 的位阻效应也使材料在固态溥膜中不发生聚集.
量子效率是卟啉化合物2倍多。
苯为核心的芴的超支化合物14溶于常见有机溶剂 最大吸收和发射波长分别在310 nm和330 nm (THF)， 有望成为一种良好的蓝光材料
6.3.5芴的纳米晶或者纳米乳夜类电 致发光材料
高分子发光材料的特点：
1、 可以避免晶体析出 2、来源广泛、可以根据特定性能进行分子设计 （通过分子设计还可设计分子、超分子水平上具有 特定功能的发光器件，实现能 带调控，得到全色 发光的优点 ）
聚合物主体材料在磷光有机电致发光器件中的研究进展
中图分类号 ： Ｏ６ ３ １ ． ２ ＋４
文 献标 识 码 ： Ａ
Ａｃ ｈｉ ｅ ｖ ｅ ｍｅ ｎｔ ｓ ｉ ｎ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ｐｏ ｌ ｙ ｍｅ ｒ ｉ ｃ Ｈｏ ｓ ｔ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ｆ ｏ ｒ
ａ ｌ ｓ ｏ ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄ ｅ ｄ Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ｐ ｈ ｏ ｓ ｐ ｈ ｏ ｒ ｅ ｓ ｃ ｅ ｎ ｃ ｅ ，ｐ ｏｌ ｍ ｅ ｙ ｒ ，ｈ ｏ ｓ ｔ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ，ｏ ｒ ｇ ａ ｎ ｉ ｃ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ － ｅ ｍｉ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｄ ｉ ｏ ｄ ｅ
摘 要 综述 了近几年用于磷 光有机 电致发光 器件 的聚合物主体 材料 的研 究进展 ， 着重介绍 了聚咔唑类主体材
料、 聚 芴类主体材料 、 聚苯 乙烯 类主体材料和聚 间苯基类 主体 材料 的结构单元 的设 计与修饰 以及磷 光 器件 性能的研 究进展 。同时 ， 还展 望 了磷 光聚合物主体材料 的发展 前景 ， 提 出了今后磷光 聚合物主体材料 的发展 方向。
０ 引 言
有机 电致 发光 器 件 （ Ｏ Ｌ Ｅ Ｄ） ［ １ ］ 不 仅 具 有驱 动 电压 低 、 响 应速 度快 、 视角 范 围宽 、 质量 轻等 优 点 ， 还具 有 成 本 低 和能 耗 低等 优势 ， 是近 ３ Ｏ年来 兴起 的一 种新 型 的平 板显 示 技术 ， 成 为信 息 、 化学 、 物理 等 学 科 和 平 板 显 示 领 域 的 研 究 热点 。有 机 电致发 光材 料分 为两 大类 ， 即荧 光 材料 和 磷光 材 料 。有 机
电致磷 光 材料 中 ， 具有 ｄ ６和 ｄ ８电子结 构 的重 金 属原 子 （ 如
电致发光及其器件
间接激发的传递原理（可能不适合掺杂稀 土DAP分离较远的情形）
对不同稀土离子及处于不同位置的稀土离子的光致发光性质研究的核心 问题：在光敏离子S和稀土中心间的能量传递是远程的还是定域的？ 实验表明，能量传递是在紧密缔合的复合中心(complexcenters)间进行的。 对ZnS中不同位置的Sm的衰减动力学研究表明，远距离的传递只占总的 PL强度的百分之几，而相邻的S—Re在PL过程中起主要作用。因此，为 了保证稀土离子和S相邻，这就要求S成分本身同时就是稀土离子的电荷 平衡离子和光敏剂，这就是文献上出现“发光中心(1umocens)”这个名词 的原因。这个名词用以描述稀土离子复合中心可以增加稀土激发效率的 事实。这是由于靠近的S—Re对能量传递有利，更重要的是，靠近稀土离 子的电荷平衡离子降低了局部电场的对称性而使原来禁阻的4f一4f跃迁得 以解禁。 稀土原子的间接激发过程要求自由载流子必须被给体和受体俘获，因此在具 有强电场的EL结构中，这种过程是很难实现的，因为在该条件下自由载流子 立刻被电场加速到EI器件的弱场区，在该区域中给体和受体中心不会电离。 激子机理： 通过离域或定域的库仑作用可以改变金属离子的氧化态或者使自由载流子定 域。在后一情况下，形成了所谓的由金属离子和外部束缚载流于组成的金属 离子电荷转移态。利用这个模型和已知的离子可能的氧化态，可以预见空穴 将和Ce3+、Pr3+、Tb3+或Eu2+结合，而电子将和Yb3+、Eu3+、Sm3+或 Tm3+结合。这一模型可以说明在CdS晶格中的Ni杂质根据它的初始氧化态而 分别可以和电子或空穴结合的事实。
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。
无机和有机电致发光材料
无机和有机电致发光材料
电致发光技术是一种通过电场激发材料发光的技术，它已经成为制造高质量平面显示器和照明设备的关键技术之一。
无机和有机材料是目前应用最广泛的电致发光材料，以下是它们的详细介绍。
一、无机电致发光材料
1.磷光体
磷光体是由氧化物或氟化物等高熔点材料和稀有金属离子组成的复合材料，具有较高的耐高温性和抗氧化性。
目前，磷光体已被广泛应用于LED照明和显示器行业。
其中，红色磷光体的发光效率较高，已经成为了LED照明产业中应用最广泛的颜色之一。
2.氮化物LED
氮化物LED是由镓铝氮化物等材料制成的发光二极管，具有发光效率高，颜色纯度度高等特点。
目前，氮化物LED已被广泛应用于绿色、蓝色和紫色LED照明以及RGB LED显示器中。
3.硅基LED
硅基LED是由硅材料和硅基异质结构组成的发光器件，具有低电压、高效率、长寿命等特点。
硅基LED已经成为了微电子学、生命科学、航空航天等领域的关键设备。
二、有机电致发光材料
1.聚合物LED
聚合物LED是由导电聚合物或导电聚合物复合材料制成的发光器件。
它具有发光效率高、颜色范围广等优点，目前已被广泛应用于照明、显示、可穿戴等领域。
2.小分子有机LED
小分子有机LED是由有机荧光分子制成的发光器件，具有可调颜色、发光亮度高等特点。
它已经被广泛应用于OLED电视、OLED照明等领域。
总体来说，无机和有机电致发光材料都具有各自的特点和优缺点。
未来，随着材料科学和控制技术的不断发展，电致发光材料的性能将
得到进一步提高和改善。
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化学通报 2002 年 第 65 卷
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域具有光明的发展前景 一旦聚合物电致发光材料在生产技术方面取得成功 化生产 在新兴材料开发领域将是一个历史性的突破
橙黄
10
PNV[17]
ITO/PNV/Mg-In
橙黄
5
PEONV[18]
ITO/PEONV/Ca
橙黄
4
BEHP-PPV[19]
ITO/BEHP-PPV/Ca
绿
0.0021
BEHP-PPV:MEH-PPV(7:3)[20]
ITO/PVK/BEHP-PPV/Ca
绿
0.0063
CS-PPV[21]
ITO/copolymer/Ca
为了有利于载流子的注入 应尽量采用高功函的阳极和低功函的阴极 现在采用的阳极材 料基本上都是透明的 ITO In-Sn2O3 电极 以利于光的透射 是高功函材料 用于空穴的注入 虽然 Ca 的功函最低 但是其在空气中不稳定 现在常用的阴极是 Mg Al 或碱土金属与它们的 合金 由于载流子在发光层内传输速率上不同 单层器件会产生不平衡的电荷注入 影响载流 子的有效复合 这样 电致发光效率将很低 甚至有可能在电极附近产生大量的焦尔热使器件 损坏 为此 当聚合物发光材料主要是以空穴导电为主时 加入电子传输层 如 PBD(2-联苯基 -5(4-叔丁基苯基)-1,3,4-二唑) BND(2,5-二(1-萘基)-1,3,4-二唑) TAZ(三唑衍生物) PQ(聚喹啉)[3,4] 等可以增加电子的传输速率 使之和空穴尽可能在发光材料层中复合 提高效率 反之 如果 聚合物发光材料是以电子导电为主 应该添加空穴传输层 如联苯胺类的 TPD TPTE MTDATA 和 PVK(聚乙烯基咔唑)
黄绿
0.1
ITO/PPV+PBD/Ca
黄绿
1
ITO/PPPV+PVK/Ca
蓝
0.16
3
启动电压/V 10 10 10 5 30
化学通报 2002 年 第 65 卷
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DP-PPV[12]
ITO/DP-PPV/Al
蓝
0.002
3
ITO/DP-PPV/Mg
2 聚合物电致发光材料的种类
2.1 聚对苯撑乙烯(PPV)类 PPV 是最早使用的聚合物电致发光材料 对其研究也最充分 常用的合成方法有三种 前
聚物法 Wesseling 法和 Momii 法 ﹑强碱诱导缩合法和电化学合成法 这三种方法各有其优缺 点[5,6] 研究人员可以根据具体情况选择合适的合成方法
Key words Functional polymer, Electroluminescence, Quantum efficiency, Electronic device
电致发光材料被广泛应用于图象显示 信息处理和通讯等领域 在过去的 20 年里 几乎所 有的电致发光器件都是在 p-n 结无机半导体发光二极管的基础上制造的 但是 这类材料成本 昂贵 而且发光范围窄 对进一步发展形成阻碍 近年来不少研究人员对有机小分子电致发光 性能开发作了大量的尝试 有机小分子材料虽然克服了无机材料发光范围窄的缺点 但是其稳 定性差 容易结晶 影响了制作器件的寿命 1990 年英国剑桥大学 Cavendish 实验室首次报道 了聚对苯撑乙烯 PPV 的电致发光现象 1 从此开辟了有机聚合物电致发光材料的研究新领 域
红
ITO/PPV/CN-PPV3/Al
蓝
0.8 0.005
ITO/PPV/CN-PPV4/Al
绿
0.2
CP[24]
ITO/CP/Ca
桔黄
8
ITO/PPV/CP/Ca
桔黄
8
PPPV 间位苯取代聚对苯撑乙烯 DP-PPV 2,3-苯代聚对苯撑乙烯 PMPV 间位甲氧基取代聚对苯撑 乙烯 RO-PPV 2,5-烷氧基取代聚对苯撑乙烯 A-PPV 2,5-烷基取代聚对苯撑乙烯-co-2,5-烷基取代乙烯 位甲氧基取代聚对苯撑乙烯 PNV 聚 1,4-萘乙炔 PEONV 聚单氧基萘乙炔 PVK 聚 9-乙烯基咔唑 CS-PPV 2-烷氧基-5-硅烷基取代聚对苯撑乙烯 PBD 2-(4-二苯基)-5-(4-叔丁苯基)-1,3,4-恶二唑 EHPPPV 聚(2- (2’, 5’-双(2’’-乙己氧基)-苯基)-1,4-苯撑乙烯 BEHP-PPV:MEH-PPV 聚(2-甲氧基-5-(2’-乙己氧 基)-1,4 苯撑乙烯 CP 聚(1,4-苯撑乙烯-1,2-亚乙基 l-2,5-双(16 烷氧基)-1,4-苯撑乙烯-1,2-亚乙基-2,5-二腈 基-苯撑乙烯-1,2-亚乙基) CN-PPV 的结构如下
来解释聚合物的发光原因 一般认为共轭聚合物中由于π电子的流动性而产生能带 导带和价带 分别对应分子的最低空轨道(LUMO)和最高占有轨道(HOMO) 禁带宽度则和能隙(Eg)相对应
2
化学通报 2002 年 第 65 卷
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是指导带底与价带顶能量之差 它决定了聚合物的发光波长 图 2 给出了聚合物电致发光器件 中的能级图
蓝
0.1
3
PMPV[13]
ITO/PMPV/Al
黄
0.00001
7
RO-PPV[14]
ITO/RO-PPV/Mg-Ag
黄
0.1
R=C4H11,C7H15,C10H21,C12H25 A-PPV[15]
ITO/A-PPV/Al
绿
0.21
PPV-PDMeOP(1:1) [16]
ITO/PPV-PDMeOPV/Al
化学通报 2002 年 第 65 卷
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聚合物电致发光材料及器件
杨东江 高建华 赵文元*#
青岛大学功能材料研究室 青岛 266071 #青岛海洋大学化学化工学院 青岛 266003
摘 要 1990 年 Burroughes 采用聚对苯撑乙烯 PPV 作为有源层制作聚合物电致发光器件 开创了共轭聚合物科学的新领域 由于聚合物电致发光器件的诸多优点 引起了各国科学家的高度 重视 本文详细列举了聚合物电致发光材料及器件自问世以来的一些主要成果 把聚合物电致发光 材料进行了分类总结 并对器件的发光原理和制作工艺作了较为充分的介绍 最后 对聚合物电致 发光材料及其器件的应用前景进行了展望
关键词 功能聚合物 电致发光 量子效率 电子器件
The Development of Polymeric Electroluminescent Materials and Devices
Yang Dongjiang, Gao Jianhua, Zhao Wenyuan*
(The Laboratory of Functional Polymer Materials, Qingdao University, Qingdao 266071)
PPV 是典型的线性共轭高分子材料 其发光波长取决于聚合物最低空轨道 LUMO(即导带) 和最高占有轨道 HOMO 即价带 的能量差 即能隙 Eg 大量的科学工作者通过分子设计调节 能隙宽度 不仅达到调节发光波长的目的 在一定程度上还可以提高其量子效率 改善材料的 加工性能[5~7]
材料 PPV[10]
R3 R1
2.2 聚噻吩 PAT 类
CN
n
*
R4
R2
聚噻吩是继聚对苯撑乙烯类之后人们研究较为充分的一类杂环聚合物电致发光材料
的研究方向主要集中在聚合物杂环取代基的引入上[25~29]
其中
材料 POPT[30] PTOPT[25~29]
PCHT[31,32]
表 3 各种 PAT 类电致发光材料及器件结构和相应的发光特性
同无机半导体和有机小分子电致发光材料相比 聚合物发光材料优势突出 具体表现为 良好的电 热稳定性和器件的可机械加工性 启动电压较低 发光波长易于调节 特别是能够 发出无机半导体材料难以发出的蓝光 发光亮度和发光效率较高 最高量子效率已达 4%[2] 等 无疑 这些突出的优点将使聚合物材料在电致发光领域 特别是大面积图像显示和信息处理领
Tab.3 The PATs, PLED structure and EL performance
表 1 PLED 常用电极的功函值
Tab.1 The work functions of common electrodes in PLED
金属
Ca
Mg
In
Al
Ag
ITO
功函/eV
2.9
3.7
4.2
4.3
4.4
4.9
1.2 发光机理 直到今天聚合物电致发光机理仍然没有完善统一 人们仍然是沿用无机半导体的一些理论
黄
0.0068
ITO/PVK/copolymer/Ca
黄
0.0071
CN-PPV[21~23]
ITO/CS-PPV+PBD/Al
绿
0.3
ITO/CTO/PPV/CN-PPV1/Al
红
0.04
(1,2,3,4 分别指代苯环上不同的 取代基)
ITO/PPV/CN-PPV2/Al
Abstract The Burroughes’ discovery that conjugated polymer-poly(para-phenylenevinylene) (PPV) could be used as active layer in electroluminescent devices in 1990 has promoted a new area in conjugated polymer research. There is great interest in polymer light-emitting diodes (PLEDs) due to their many special properties. The major progresses and data of polymeric electroluminescent materials and devices are introduced and discussed. The luminescent mechanism and fabricating techniques are elucidated. The prospect of appliance foreground is also discussed.