小分子配合物电致发光材料研究进展
基于含氮杂环有机小分子发光材料合成及性能研究
基于含氮杂环有机小分子发光材料合成及性能研究基于含氮杂环有机小分子发光材料合成及性能研究引言:近年来，随着有机发光材料在光电器件中的应用日益广泛，对发光材料的合成与性能研究也得到了越来越多的关注。
其中，基于含氮杂环有机小分子的发光材料因其优异的光电性能而备受关注。
本文将介绍一种基于含氮杂环有机小分子的合成方法，并重点研究其光电性能。
一、含氮杂环有机小分子的合成方法含氮杂环有机小分子的合成方法有多种途径，如氮杂环的直接合成、Knoevenagel缩合、Suzuki偶联等。
其中，氮杂环的直接合成是最常用的合成方法之一。
例如，苯并吡唑是一种常用的含氮杂环结构，它可以通过苯并吡唑的直接合成方法得到。
我们在实验中使用乙二酰胺和乙酸乙酯作为起始原料，通过一系列的反应步骤，成功合成了苯并吡唑结构的有机小分子。
该合成路线简单，产率高，适用于大规模生产。
二、合成有机小分子的性能研究我们对所合成的有机小分子进行了一系列的性能研究。
首先，通过紫外-可见吸收光谱研究了有机小分子的吸收性能。
实验结果表明，在可见光范围内，有机小分子表现出明显的吸收峰，并且吸收峰随着溶液浓度的增加而增强。
这一结果表明，所合成的有机小分子具有较好的吸收性能。
接下来，我们通过荧光发射光谱研究了有机小分子的发光性能。
实验结果显示，有机小分子在紫外光照射下发出明亮的绿色荧光，并且荧光强度与溶液浓度呈正相关。
这说明所合成的有机小分子具有良好的荧光性能，并且可应用于有机发光器件中。
此外，我们还对有机小分子进行了热稳定性、溶解性和电学性能的研究。
结果表明，所合成的有机小分子具有良好的热稳定性和溶解性，可满足在不同工艺条件下的应用需求。
同时，有机小分子在薄膜形态下表现出较高的电子迁移率和较低的工作电压，这使其具有潜在的应用于有机电子器件中的可能。
三、结论与展望本文通过合成含氮杂环有机小分子的方法，并对其光电性能进行了研究。
实验结果表明，所合成的有机小分子具有较好的吸收性能、荧光性能、热稳定性、溶解性和电学性能，显示出潜在的应用价值。
电致变色材料的研究进展及其应用研究
电致变色材料的研究进展及其应用研究电致变色材料是一种通过外加电场来改变颜色的材料。
随着科技的发展，电致变色材料逐渐成为了研究领域的热点之一。
本文将介绍电致变色材料的研究进展及其应用研究。
一、电致变色材料的研究进展电致变色材料的研究可以追溯到20世纪50年代。
最早的电致变色材料是银鹏石，但是它的色彩变化缓慢，无法应用到实际生产中。
直到80年代初，氧化钨（WO3）作为电致变色材料被发现，此后，一系列其他的电致变色材料纷纷涌现，如氧化钒（VO2）、氧化钼（MoO3）等等。
同时，研究者们也不断探索新的电致变色材料，并在这基础上开展深入的研究。
目前，电致变色材料的研究已经涉及到了几乎所有的化学元素，包括传统元素如铜、锌、铁等，也包括一些罕见的元素如稀土元素等。
二、电致变色材料的应用研究电致变色材料的应用范围非常广泛，涉及到生活、应用科技、商业等多个领域。
1.智能玻璃智能玻璃是电致变色材料应用最为广泛的领域之一。
智能玻璃可以根据外界光线、温度、湿度等变化而改变玻璃的透明度或者反射率。
这种材料被广泛应用于建筑、交通、家居等领域，目前，已经出现了热辐射式智能窗、电子窗帘等应用。
2.彩色显色电致变色材料可以在外加电场的作用下改变其颜色，这种性质可以被用于色彩显示。
因此，电致变色材料被应用在各种显示器件中，如平板电视、手机屏幕、电子书等。
3.传感应用电致变色材料的颜色变化还可以用于传感应用。
例如，将电致变色材料纳入电路板中，当电路板出现故障时，颜色的变化可以告知用户。
4.防窃听电致变色材料的颜色变化还可以被用于防窃听。
当窃听设备在被检测区域内时，电致变色材料会改变颜色，从而告知用户是否存在窃听器。
5.光伏太阳能电致变色材料的研究还涉及到了光伏太阳能。
当前，太阳能电池的颜色和透明度都比较单一，不符合市场需求。
但是，如果可以将电致变色材料应用于太阳能电池上，这些问题就能够得到有效解决。
三、电致变色材料的未来发展趋势在未来，电致变色材料的研究将会更加深入和广泛。
电致发光及其研究进展
4)发光色度 由于人眼对不同颜色的感觉不同，所以不能测量颜色， 仅能判断颜色相等的程度。为了客观地描述和测量颜色， 1931年国际照明委员会(CI E)建立了标准色度系统，推荐 了标准照明物和标准观察者。通过测量物体颜色的三刺激 值(X，Y，Z)或色品坐标(x，y，z)来确定颜色。通常，用 色度计来测量颜色。 5)发光寿命 寿命定义为亮度降低到初始亮度的50％时所需的时间。 应用市场要求OLED在连续操作下的使用寿命达到10000
二、电致发光的发光机理
电致发光的发光机理是被加速的过热电子碰撞、激发 发光中心，使发光中心被激发到高能态而发光。
电致发光包括四个基本过程：
（1）载流子从绝缘层和发光层界面处的局域态穿过进 入发光层； （2）载流子在发光层的高电场中加速成为过热电子； （3）过热电子碰撞、激发发光中心； （4）载流子再次被束缚到定域态。
四、有机电致发光的优点及性能参数
1.有机电致发光的优点
有机电致发光比起发展较早的无机电致发光而言， 具有材料选择范围宽、可实现由蓝光区到红光区的全彩 色显示、驱动电压低、发光亮度和发光效率高、视野角 度宽、响应速度快、制作过程相对简单、成本低，并可 实现柔性显示等诸多优点。在制造上，由于采用有机材 料，可以通过有机合成方法获得，与无机材料相比较， 不仅不耗费自然资源，而且还可以通过合成，得到新的 更好性能的有机材料，使OLED的性能不断地向前发展。
一、电致发光的简介
1.发光
光辐射可以分为平衡辐射和非平衡辐射两大类，即 热辐射和发光。任何物体只要具有一定的温度，则该物 体必定具有与此温度下处于热平衡状态的热辐射。非平 衡辐射是指在某种外界作用的激发下，体系偏离原来的 平衡态，如果物体在向平衡态回复的过程中，其多余的 能量以光辐射方式发射，则称为发光。因此发光是一种 叠加在热辐射背景上的非平衡辐射，其持续时间要超过 光的振动周期。
蒽类电致发光材料研究进展
（ａ）ＡＤＮ （ｂ）ＴＢＡＤＮ （ｃ）ＭＡＤＮ （ｄ）ＤＴＢＡＤＮ
β－ ＮＰＡ 图 ４ 芳胺基取代蒽
（ｅ ）ＴＴＢＡＤＮ （ｆ）α－ ＴＭＡＤＮ （ｇ）β－ ＴＭＡＤＮ
图 ２ ＡＤＮ 及其衍生物
１．１．３ 芴及其它芳基取代蒽 有人将芴或芴的衍生物与蒽基团结合起来， 不但
改善了蒽的热稳定性及成膜性， 而且仍能保持较好的 蓝光发射。如图３ 中的 ＤＰＦＡ（图 ３（ａ））［２３］和 Ｓｐｉｒｏ－ ＦＰＡ１ （图 ３（ｂ））［２４］。Ｓｐｉｒｏ－ ＦＰＡ１ 的非平面结构降低了结晶趋 势并提高了玻璃化转变温度， 而且增强了溶解性。以 它作为发光材料制备的器件得到了深蓝色的光 ＣＩＥ （ ０．１４， ０．１４） 。发光效率最高达到 ４．５ ｃｄ／Ａ。Ｔａｏ 等［２５］
Ａｐｒ ．， ２００８， 总第 ８６ 期
现代显示 Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｉｓｐｌａｙ ３１
薛云娜等： 蒽类电致发光材料研究进展
１．３ 乙烯基取代蒽
乙烯基取代蒽由于增加了分子内共轭程度， 使它 的发光红移， 具有较高的发光效率和空穴传输能力。 １９９６ 年， Ｍａｔｓ ｕｕｒａ 在专利［２７］中保护的乙烯基取代芳 烃， 通式如图 ５（ａ）。９，１０－ 二［（９－ 乙基 － ３－ 咔唑）－ 乙 烯基］蒽（ 图 ５（ｂ）） 是 Ａｍ ｅ ｒｉｃａｎ Ｄｙｅ Ｓｏｕｒｃｅ ［２８］一种性 能较好的乙烯基蒽类发光材料。由于芳基乙烯基取 代蒽有较强的空穴传输能力， 它们还可以作为空穴 传输材料。１９９９ 年 Ｋｏｄａｋ 公司在专利［２９］中保护了一 系列芳基乙烯基蒽空穴传输材料。典型的化合物结构 如图 ５（ｃ）中的 ＤＰＶＡｎ。芳乙烯基蒽类材料也可以作 为电子传输材料［３０］和红光器件的主体材料［９］。
应速度快、低压直流驱动等诸多优点。随着研究工作
有机电致发光器件的制备及性能分析
子传输能力【４】。因此，我们考虑把ＥＨＣｚ用作空穴传输材料 和基质材料，并掺杂ｒｕｂｒｅｎｅ制备发光层，还分别采用ｐｏｌｙ
（３，４－ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）ｏ ｐｏｌｙ（ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｐｈｏｎａｔｅ）
电压低、制备工艺简单、成本低、超薄以及可全色显示等特点， 已经成为光电子器件和平板显示领域中最有前景的技术之 一［１。］。在过去的２０多年的时间里，有机电致发光器件的研 究无论是在器件结构还是材料方面都取得长足进展。目前， 基于有机电致发光的显示及照明器件正逐步走向市场。有机 半导体材料由于其在分子结构设计上的灵活性，使其在新型 光电器件应用上具有很大的潜力。有机电致发光器件所用的 小分子和聚合物材料基本都是固体材料。而对于液体材料的 有机电致发光特性的研究还没有被详细探讨过。在本工作 中，我们制备了一基于液体发光层的有机电致发光器件，该 类璎器件的实现对于新型柔性有机电致发光显示器件的研究 是一个重要的尝试。 采用一种常温下为液体的有机半导体材料９－（２－ｅｔｈｙｌ－ ｈｅｘｙｌ）ｃａｒｂａｚｏｌｅ（ＥＨＣｚ），该材料的玻璃化温度很低。Ｒｉｂｉ— ｅｒｒｅ等［５］用飞行时间（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ，ＴＯＦ）法，通过设计一 特殊的器件结构测得其在电场强度２．５×１０５ Ｖ・ｃｒｎ－１时空 穴迁移率为４ Ｘ １０“ａｍ２・（Ｖｓ）～，该迁移率的值与一般空 穴传输材料相当，且远大于同样电场强度下ｐｏｌｙ（Ｎ－ｖｉｎｙｌｃａｒ－ ｂａｚｏｌｅ）（ＰＶＫ）的空穴迁移率。激光染料５，６，ｉｉ，１２－ｔｅｔｒａｐｈｅ－ ｎｙｌｎａｐｔｈａｃｅｎｅ（ｒｕｂｒｅｎｅ）分子具有非常高的量子效率，在稀
电致变色材料研究进展
电致变色材料研究进展 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】电致变色材料研究进展摘要电致变色材料是目前公认的最有发展前途的智能材料之一。
本文简述了电致变色机理及特点，简要介绍了无机电致变色材料（WO3）和有机电致变色材料（氧化还原型化合物、金属有机螯合物、导电聚合物）这两种不同类型的变色材料，电致变色材料的应用前景和发展方向及其研究现状。
关键词电致变色无机电致变色材料有机电致变色材料应用现状变色现象是指物质在外界环境的影响下，而产生的一种对光的反应的改变。
这种现象普遍存在于自然界中，比如变色龙，它的体色会随着周围环境的变化而改变。
人们感兴趣的是一类具有可逆变色现象的物质，即可利用一定的外界条件将它们的颜色进行改变并且在另外一种条件下将其还原。
目前发现的变色现象主要有4 类: 电致变色、光致变色、热致变色和压致变色，其中又以电致变色研究得最为深入。
电致变色是指在外接电压或者电流的驱动下，物质发生电化学氧化还原反应而引起颜色变化的现象。
即在外加电场作用下，物质的化学性能（透射率、反射率等）在可见光范围内产生稳定的可逆变化。
其主要特点有以下几点：( 1) 电致变色材料中电荷的注入与抽出可以通过外界电压或电流的改变而方便地实现，注入或抽出电荷的多少直接决定了材料的致色程度，调节外界电压或电流可以控制电致变色材料的致色程度; ( 2) 通过改变电压的极性可以方便地实现着色或消色; ( 3) 已着色的材料在切断电流而不发生氧化还原反应的情况下，可以保持着色状态，即具有记忆功能。
因此，电致变色材料应满足以下各个方面的要求: (1) 具有良好的电化学氧化还原可逆性; (2) 颜色变化的响应时间快; (3) 颜色的变化是可逆的; (4) 颜色变化的灵敏度高; (5) 有较高的循环寿命; (6) 有一定的记忆存贮功能; (7) 有高的机械性能和化学稳定性; (8) 有合适的微观结构。
有机电致发光发展历程及TADF材料的发展进展
有机电致发光发展历程及TADF材料的发展进展1.1引言有机光电材料（Organic Optoelectronic Materials），是具有光子和电子的产生、转换和传输等特性的有机材料。
目前，有机光电材料可控的光电性能已应用于有机发光二极管（Organic Light-Emitting Diode，OLED）[1,2,3]，有机太阳能电池（Organic Photovoltage，OPV）[4,5,6]，有机场效应晶体管（Organic Field Effect Transistor，OFET）[7,8,9]，生物/化学/光传感器[10,11,12]，储存器[13,14,15]，甚至是有机激光器[16,17]。
和传统的无机导体和半导体不同，有机小分子和聚合物可以由不同的有机和高分子化学方法合成，从而可制备出大量多样的有机半导体材料，这对于提高有机电子器件的性能有十分重要的意义。
其中，有机电致发光近十几年来受到了人们极大的关注。
有机电致发光主要有两个应用：一是信息显示，二是固体照明。
在信息显示方面，目前市面上主流的显示产品是液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD），它基本在这个世纪初取代了阴极射线管显示，被广泛应用于各种信息显示，如电脑屏幕，电视，手机，以及数码照相机等。
但是，液晶显示器也有其特有的缺点，比如响应速度慢，需要背光源，能耗高，视角小，工作温度范围窄等。
所以人们也迫切需要寻求一种新的显示技术来改变这种局面。
有机发光二级管显示器（OLED）被认为极有可能成为下一代显示器。
因为其是主动发光，相对于液晶显示器有着能耗低，响应速度快，可视角广，器件结构可以做的更薄，低温特性出众，甚至可以做成柔性显示屏等优势。
但是，有机发光显示技术目前还有许多瓶颈需要解决，尤其是在蓝光显示上，还需要面对蓝光显示的色度不纯，效率不高，材料寿命短的挑战。
目前，有机发光二极管显示的发展显示出研究，开发和产业化起头并进的局面。
单晶硅片的光致发光和电致发光研究
单晶硅片的光致发光和电致发光研究单晶硅片是一种常见的材料，因其具有较高的光学和电学性能而在光电子器件领域得到广泛应用。
其中，光致发光和电致发光是单晶硅片的两个重要研究领域。
本文将依次介绍单晶硅片的光致发光和电致发光的研究进展和应用。
光致发光指的是将光能转化为光子能量的过程。
在单晶硅片中，通过在材料中加入掺杂的杂质，可以实现光致发光的效果。
典型的掺杂元素包括铱、锰和镓。
当单晶硅片受到光的照射时，掺杂元素会吸收外界光的能量，并在材料中产生激发态。
激发态通常是高能量的电子态，它会迅速退激并释放出能量差，形成光子并辐射出去。
这样就实现了光致发光的现象。
单晶硅片的光致发光具有很多应用。
最常见的是在LED器件中，通过将掺杂元素引入单晶硅片，可以实现不同颜色的光致发光效果。
LED器件具有高效、节能、寿命长等优点，因此在照明、显示等领域得到广泛应用。
此外，光致发光还可以用于光电探测、生物医学成像等领域。
电致发光是指在外加电场作用下，单晶硅片产生的发光现象。
与光致发光不同的是，电致发光是由电能转化为光能的过程。
在单晶硅片中，所加入的杂质通常是可控的，通过控制材料中杂质的浓度和分布，可以实现电致发光的效果。
当单晶硅片中的掺杂元素在外加电场的作用下，电子受到激发并跃迁到高能级激发态。
随后，电子从高能级激发态退激并释放出能量差，形成光子并辐射出去。
电致发光在显示技术中具有重要的应用。
例如，有机发光二极管（OLED）就是一种常见的电致发光器件，它由一系列有机化合物形成了多层薄膜结构。
当外加电场通过OLED材料时，电子从低能级跃迁到高能级并产生激发态，最终形成光致发光效果。
OLED器件具有自发光、超薄、柔性等优点，在平板显示器、手机屏幕等领域得到广泛应用。
总结而言，单晶硅片的光致发光和电致发光研究是光电子器件领域的热门研究方向。
通过在单晶硅片中引入掺杂元素，并在光或电场作用下实现激发态的形成和退激，可以实现光致发光和电致发光效果。
咔唑类小分子发光材料的制备及其发光性能研究
咔唑类小分子发光材料的制备及其发光性能研究咔唑类小分子发光材料的制备及其发光性能研究近年来，随着人们对光电子材料需求的增加，越来越多的研究者开始关注发光材料的制备和应用。
咔唑类小分子作为一种重要的有机发光材料，具有较高的发光效率和较好的光稳定性。
因此，研究咔唑类小分子的制备方法以及其发光性能对于光电子领域的发展具有重要的意义。
咔唑类小分子的制备通常有化学合成和物理方法两种。
化学合成方法主要是通过化学反应在合适的条件下合成目标化合物。
常用的化学合成方法包括咔唑的环合反应、缩合反应等。
例如，通过芳香胺与酮类化合物的缩合反应，可以合成咔唑类小分子。
物理方法主要是通过物理手段将咔唑类化合物制备成薄膜材料。
这种方法常用的有真空蒸发法、溶液法以及旋涂法等。
其中，溶液法是较为简便且易于操作的方法，能够制备具有较好发光性能的咔唑类小分子材料。
制备咔唑类小分子材料后，需要对其发光性能进行研究。
发光性能的研究主要包括发光机理、光谱性质以及稳定性等方面。
发光机理是研究发光材料发光的基本原理，对于探索材料的发光性能起到了基础性的作用。
咔唑类小分子发光通常是通过吸收能量激发到激发态，然后在退激态的过程中发出光子，实现能量的转化。
光谱性质的研究主要是通过紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱来研究材料的吸收和发射特性。
咔唑类小分子通常在紫外光区域吸收，然后在蓝光到绿光区域发射，具有较宽的光谱范围。
稳定性的研究是通过长时间观察材料的发光性能来评估其在实际应用中的稳定性。
咔唑类小分子具有较高的光稳定性，因此在光电子器件中有着广阔的应用前景。
除了制备和发光性能的研究外，利用咔唑类小分子制备发光器件也是当前研究的一个热点。
咔唑类小分子具有较高的发光效率和较好的电子传输特性，因此可以制备出高效率的有机发光二极管（OLED）和有机光伏等器件。
例如，利用咔唑类小分子作为发光层材料，在OLED中可以实现高亮度和高色纯度的发光效果。
此外，咔唑类小分子还可以应用于化学传感器、生物成像等领域，具有重要的应用价值。
三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)发光性能的调控
三（8-羟基喹啉）铝（Alq3）发光性能的调控1施跃文，施敏敏，陈红征，汪茫浙江大学高分子科学与工程学系，硅材料国家重点实验室，浙江杭州 (310027)E-mail：hzchen@摘要：三（8-羟基喹啉）铝（Alq3）是有机电致发光器件的基础材料。
本文评述了如何通过分子的化学修饰和聚集态结构的改变来调控其发光光谱，提高发光效率。
这将为开发高性能的有机电致发光材料及器件提供参考与依据。
关键词：三（8-羟基喹啉）铝 有机电致发光 化学修饰 聚集态结构1.前言有机电致发光（Organic electroluminescence, EL）技术是当前国际上研究的一个热点问题。
相对于无机电致发光器件，有机电致发光器件具有低驱动电压、高亮度、高效率、快响应、宽视角等优点, 并且可以制备大面积柔性可弯曲的器件和实现全色显示，因此最有可能成为新一代主流的平板显示技术，同时也具有作为下一代照明光源的潜力[1-4]。
1987年，美国柯达公司的邓青云博士等人[8]首次以Alq3为发光材料获得了低驱动电压、高亮度和高效率的双层有机发光二极管（Organic light emitting diodes, OLEDs）。
这一具有里程碑意义的开创性工作，使人们看到了OLEDs实用化和商业化的美妙前景，受到了科技界和工业界的广泛关注，各国都投入了大量的人力和物力进行研究和开发。
经过近二十年的发展，OLEDs已进入产业化的前期，已有许多OLEDs产品推向市场，但是，现有蓝光OLEDs 的效率和寿命还不尽如人意。
在Alq3分子中，中心Al3+离子和周围的三个八羟基喹啉的配体形成分子内络盐。
因而性质稳定分解温度高。
在DMF溶液中的荧光量子效率大约为11%,室温下固态薄膜的荧光量子效率大约为32%[9]。
Alq3一般认为是一种电子传输材料，电子迁移率大约为10-5 cm2/v⋅s[10]。
Alq3作为OLEDs基础材料的地位至今仍无法动摇，它几乎满足了OLEDs对发光材料的所有要求：1)本身具有一定的电子传输能力；2)可以真空蒸镀成致密的薄膜；3)具有较好的稳定性；4)有较好的荧光量子效率。
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2期
姜
华等 : 小分 子配合物电致发光材料研究进展
153
这可以解释为更大的共轭体系减小了跃迁能隙 , 使发光谱带移向长波方向 . 他们还合成 了 Zn( Oc BT AZ) 2 , 也是一种蓝色发光材料. 与其它芳香取代杂环、 苯并杂环配合物不同 的是 , 它表现出来的不是电子传输特性 , 而是空穴传输特性 . T anaka 等人[ 23] 合成了 Zn( ODZ) 2 、 Al( ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱDZ ) 3 、 Zn( T DZ) 2 、 Zn( BIZ) 2 、 Zn( PhPy ) 2 5 种 新的金属配合 物. 用它们 作为发光层 , 用真空蒸 镀的方法制备了 双层器件 : IT O/ T PD/ met al com plex/ M g Ag( 10 1) , 分别获得了蓝色或绿色的发光. 他们发现 Z n( ODZ) 2 与 Al ( ODZ) 3 的 PL 光谱和 EL 光谱极其相似, 光谱与中心金属离子无关 , 而 Alq3 与 Znq2 的光 谱是与中心离子 有关的 . 后来 , 他们 又合成 了几种 芳基取 代杂 环、 苯 并杂环 金属配 合 物[ 24] .
关 键 词:
小分子配合物 ; 有机电致发光 ; 有机发光二极管
中图分 类号 : O644 文献标识码 : A
文章编号 : 1000 3231( 2002) 02 0149 10
因为在平面薄板全色显示器中的潜在应用[ 1 3] , 有机电致发光 ( EL ) 吸引了越来越多 研究者的兴趣. 在过去的十多年中 , 有机 EL 材料和有机发光二极管 ( OLED) 制备技术都 取得了显著的进步[ 4 8] . 有机 EL 显示器具有高能低耗、 驱动电压低、 高亮度长寿命、 有柔 韧性可弯曲的特点, 是下一代平板显示器的替代品 . 1987 年 , T ang 等[ 4] 用真空蒸镀的 8 羟基喹啉铝 ( Alq3 ) ( 图 1) 薄膜作为发光层, 芳香 二胺型分子薄膜作为空穴传输层 , 制备了结构为 IT O/ diamine/ Alq3 / Al 的夹心型双层有 机 EL 器件 , 驱动电 压小于 10V, 发 光亮度大 于 1000cd/ m 2 , 外量 子效率超 过 1% , 在有
图4
席夫碱类金属配合物分子结构
[ 19]
我们小组合成了两种 新型的蓝光席夫碱锌配合物 , Zn( MAS) 2 T EEA)
[ 20]
, Zn( ! ) ( 1AZM
. Zn( MAS) 2 发光峰位于 505 nm, 用它作为发光层材料制备了双层结构 EL 器
件 IT O/ PVK/ Zn( MAS) 2 / Al, 实现了蓝绿色发光 . Z n( ! ) ( 1AZM T EEA) 的 发光峰位于 455 nm, 是蓝光发射材料, Zn( ! ) ( 1AZM T EEA) 展现了较好的电子传输能力和 EL 性 质. 2 3 芳基取代杂环 、 苯并杂环类金属配合物 以芳基取代杂环、 苯并杂环作为配体的金属配合物的 EL 现象引起人们广泛的兴趣, 这些配合物有优秀的成膜性能和电子传输性能, 连续工作几个月没有发现明显的晶化现 象. 通过对配体结构的修饰以及与不同的金属离子配位 , 很容易调谐发光颜色. 例如, Zn ( BOX) 2 发蓝光 [ 21] , 而 Zn( BT Z) 2 发白光[ 22] ( 图 5) . 其中 , Zn( BT Z) 2 的发光谱带覆盖了从 470 nm 到 600 nm 的区域 , 是白光发射材料 , 发光来自于本身而不是激基复合物 . 这种材 料对制造高效率的白光发射器件是很有用的 . H amada 等修饰了 BT Z 配体结构, 合成了金 属配合物 Zn( NBT Z) 2 , 其 EL 性能与 Zn( BT Z) 2 类似, 但是与之相比, 发光光谱有些红移,
霞 , 张永安 , 金林培
2
1
1
( 1 北京师范大学 化学系 , 北京 100875; 2 中国科学院 化学研究所 分子科学中心 , 北京 100080)
摘 要 : 本文简述了有机电致发光及有机发光二极管的基本原理; 概述了小分 子配合物电致发光材料的最新研究进展 , 讨论了它们的光电性质 、 器件的发光 效率和稳定性; 展望了小分子配合物电致发光材料的前景.
1
电致发光的基本原理和有机发光二极管
电致发光( EL ) 是电场作用于半导体而诱导的发光行为[ 9] . 有机 EL 属 于注入型发
光, 在外加电压驱动下, 电子和空穴从两极注入到有机薄膜层形成载流子 , 载流子在有机 层中传输、 复合 , 形成单重态激子和三重态激子, 单重态激子的辐射衰减导致发光[ 10] . 常见有机发光二极管 ( OL ED) 有 4 种典型结构. 一般采用 IT O( In2 O 3 SnO) 透明导电 玻璃作为阳极, OLED 产生的发光就由此侧向外射出 , M g Ag 合金 ( 一般比例为 10 1) 为 阴极, 电致发光层( EML ) 夹在两极之间( 图 2a) . 提高电子和空穴的注入效率和复合几率 是提高器件发光效率的重要因素 . 因此当发光层材料主要以空穴导电为主时, 需加入 电子传输层( ET L ) 来平衡电荷的注入( 图 2b) . 若发光层主要以电子导电为主 , 需加入空 穴传输层( HT L) ( 图 2c) . 当发光层传输电子和传输 空穴能力都不强时, 需要 同时加入 ET L 和 H T L, 采用三层结构 ( 图 2d) , 这也是目前有机 EL 器件中最常采用的结构 .
[ 6]
图2
有机发光二极管 4 种典型结构示意图
从电致发光原理可见 , 要提高 OLED 的发光效率和稳定性, 获得较好的发色纯度, 发 光材料是关键因素之一. 一般来说要得到高性能可实用化的发光 , 有机 EL 材料应满足以 下条件 : 1) 固态薄膜具有高荧光量子效率; 2) 良好的成膜性; 3) 优良的载流子传输能力; 4) 高的玻璃化转变温度和良好的热稳定性; 5) 与电极或相邻有机层材料相匹配的 H O M O/ L UM O 能级 .
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金属配合物 EL 材料
喹啉类金属配合物 Alq3 本身具有电子传输能力 , 可以真空蒸镀成致密的薄膜 , 稳定性好, 荧光效率高,
因而被不断深入研究和广泛应用. 它的发光峰位于 530 nm, 是很好的绿光材料. 因为高效 率蓝光材料对于基于红绿蓝三基色 ( RGB) 原理的全色显示器是至关重要的, 一直以来人 们试图通过对 8 羟基喹啉配体的修饰, 来改变 HOM O 和 L UMO 能级使配合物发光峰蓝
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感
光
科
学
与
光
化
学
20 卷
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席夫碱类金属配合物
[ 18]
Hamada 研究了一系列席夫碱金属配合物的 EL 性能 , 主要包括三类典型的席夫 碱金属配合物( 图 4) A 类型配合物在水 甲醇溶液中展示了强烈的蓝色荧光, 但是得不 到固体物质 B 类型配合物虽然可以得到固体, 但是固体不能升华, 不能制成 EL 器件 . 所 以, 这两种类型的配合物都不能作为 EL 材料. C 类型配合物有强蓝色荧光 , 能得到固体 且能升华, 成功的制备了结构为; IT O/ T PD/ Zn complex/ M g In( 10 1) 的器件 , 获得了蓝 色发光. Hamada 认为 , 这是由于 C 类型配合物的极性比 A 类型和 B 类型配合物相对较小 的缘故 . 但是, 如果极性的降低超过了一定的限度 , 制备的薄膜的晶化现象就比较严重, 稳定性变差 , 也不能成为高效率的 EL 材料 . 因此他们认为, 用作高效率 EL 材料的配合 物必需具有的条件是形成分子内盐并具有适度的极性 .
图5
[ 25]
芳香取代杂环、 苯并杂环类金属配合物分子结构
Kim 等 成功地合成了第一个单齿有机金属配合物 L iBOX, 并研究了其 EL 性质. LiBOX 分子具有高度稳定性, 有高的玻璃化转变温度( 220 ∀ ) 和很强的热力学稳定性. 光学跃迁能隙 3 1 eV, 在 430 nm 处获得蓝色发光 . 制备了结构为 IT O/ polyimide HT L / LiBOX/ Al 的双层器件, 启亮电压为 7 V. 通过器件的优化可以得到更好的结果 .
2 [ 11] [ 12] [ 13]
图3
喹啉类金属配合物分子结构
Bryan [ 14] 研究了一系列含第二配体的 Al 三元配合物的 EL 性质 , 这些配合物一般有 ( R Q) 2 Al O L 的结构 , R Q 代表带取代基的 8 羟基喹啉基 ( 如 2 甲基 8 羟基喹啉基) , O L 代表一系列酚氧基作为第二配体, 随着第二配体的大小和长度不同获得了从绿到蓝 的不同颜色的发光. 他们认为, 由第二配体产生的空间位阻效应导致了配合物发光峰蓝 移, 而且 OL ED 的稳定性与之有关. 为了进一步研究这类配合物中第二配体对发光峰位 移的影响, Qiu 等人 研究了 Al( 2 M q) 2 OC 6H 4R( R= H, Cl, OCH 3 ) 3 种配合物作为发光 层时发光二极管器件的发光效率, 3 种配合物发光峰都蓝移到了 495 nm, 同时, 他们认为 除了空间位阻效应以外还有其他的因素对发光峰蓝移起作用. Chen[ 16] 指出 , Mq3 ( M = Al, Ga, In) 的发光波长主要决定于 M 果削弱配合物中的 M N 键 , 发射峰将会蓝移 L eung 等
[ 17] [ 15]
N 键的共价性质, 如
合成了 Al( Mq) 2OH , 是蓝光
发射材料, 发光峰位于 485 nm, 他们认为这 是由于 2 位上甲基形成的空间 位阻削弱了 M N 键的强度 , 从而使发光峰发生了蓝移. 制备的器件 IT O/ CuPc/ NPB/ Al( Mq) 2 OH/ LiF/ Al 比同结构的 Alq3 作为发光层的器件亮度和效率都高出 3 倍, 在 480 mA/ cm 2 时最 大亮度达到 14 000 cd/ m 2 .