有机高分子电致发光材料及器件
OLED有机电致发光材料与器件
1、有机材料中载流子输运（纵波、孤子）P16~P17与无机半导体或单晶材料不同的是，有机半导体中并没有延续的能带，有机半导体的结构中都会有去定域化的π电子，这些电子比较自由，但也只被局限在分子之内，因此，跳跃式的理论最常被用来说明电荷在有机分子间传递的现象，即在一电场的驱动下，电子在被激发或被注入至分子的LUMO能级后，经由跳跃至另一分子的LUMO能级，以达到传递的目的。
需要特别指出的是，电荷并不只是简单地以电子或空穴存在于这些有机分子中，而是带电荷的位置会伴随化学键长和结构而变形。
因此，一个电子或空穴加上变形区形成一个单位一起移动，此单位称为极化子。
有机半导体由于电子或空穴的移动往往伴随着结构的变形（核的运动），所以有机半导体中的自由电子或空穴的迁移率一般比无机半导体或金属中的低。
2、OLED结构（从能级匹配分析）P27~P29发光层（EML）、电子/空穴输运层（E/HTL）、阻隔层（BL）、电子/空穴注入层（E/HIL）、激子幽禁层（ECL）激子：在光跃迁过程中，被激发到导带中的电子和在价带中的空穴由于库仑相互作用，将形成一个束缚态，称为~。
而激子的复合导致发光。
淬灭：在这里，淬灭是指在荧光过程中，光子产生的数量在很短的时间内衰减或者消失。
PS：空穴阻隔是因为阻隔层的HOMO能级比发光层高，因此在EML和BL间会产生很大的能垒，空穴的传递会被阻挡在发光层与阻隔层的界面，增加了空穴在界面的浓度，如此可增加电子、空穴在发光层发生复合的几率。
而这些阻隔层的三重态激发态的能隙也要比发光层大，才可防止能量转移至电子输运层而消光。
3、OLED发光原理（主发光、掺杂、主客体关系）P23、P14步骤一：当施加一正向外加偏压，空穴和电子克服界面能垒后，经由阳极和阴极注入，分别进入空穴输运层（HTL）的HOMO能级和电子输运层（ETL）的LUMO能级；步骤二：电荷在外部电场的驱动下，传递至空穴输运层和电子输运层的界面，因为界面的能级差，使得界面会有电荷的累积；步骤三：当电子、空穴在有发光特性的有机物质内复合，形成处于激发态的激子，此激发态在一般的环境中是不稳定的，能量将以光或热的形式释放出来而回到稳定态的基态，因此电致发光是一个电流驱动的现象。
有机高分子电致发光材料及器件
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有机电致发光器件的结构示意图 西北工业大学
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发光光谱
发射光谱通常有两种,即光致发光光谱(PL)和电致 发光光谱(EL)。PL光谱是由光能激发的,而EL光谱 则需要电能的激发。通过比较器件的光谱和不同载 流子传输材料和发光材料的光谱,可以得出复合区 的位置以及实际发光物质等信息。一般说来,光谱 分散范围愈窄,其单色性愈好
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J. AM. CHEM. SOC. 9 VOL. 131, NO. 40, 2009
小分子类：
蒽化合物、芴类小 分子 、芳胺类材 料 、喹吖啶酮类 、 有机类硼类蓝光材 料
聚合物类：
聚对苯乙烯撑，聚 噻吩，聚苯胺、和
聚咔唑
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有机电致发光材料与器件导论课程设计
有机电致发光材料与器件导论课程设计一、选题背景及目的有机电致发光材料是一类新型的功能材料，其具有较高的发光效率、丰富的发光颜色和宽广的应用前景。
有机电致发光器件是利用有机电致发光材料制备的，其具有可调的发光特性、可塑性高、低成本等优点。
因此，有机电致发光材料与器件的研究在光电学、材料学、电子学等领域具有重要的应用前景。
本课程设计旨在通过对有机电致发光材料与器件的介绍，使学生对于这一新型材料以及相关器件的构成和应用进行了解，了解其研究状况和发展趋势，并通过实验来深入了解其物理机理和应用。
二、课程设计内容1.有机电致发光材料的性质及其发光机理（1）有机分子的能级结构和激发态（2）有机电致发光材料的结构、光致发光和电致发光特性（3）有机电致发光材料的分子设计和合成（4）电子注入、输运和复合的物理机理2.有机电致发光器件的结构和制备（1）有机电致发光器件的结构和性能要求（2）器件的组成和制备方法：ITO玻璃/有机电致发光材料/电极（3）器件的特性测试方法3.实验内容（1）有机电致发光材料的合成和表征（2）有机电致发光器件的制备和测试（3）测试数据的处理和分析4.课程设计要求（1）学生需要对于有机化学和电子学等方面有一定的基础（2）完成相应的阅读任务和理论学习（3）参加实验和完成实验报告三、参考文献1.Liu J, Cao Y. Organic light-emitting diodes: materials,devices, and applications[M]. Springer Science & Business Media, 2006.2.Kokubo K, Hasobe T, Araki Y, et al. Organicelectroluminescent devices: synthesis, properties, andapplications[J]. The Chemical Record, 2005, 5(2): 82-94.3.Chen Q, Wang S, Zhang X, et al. Advances in the synthesisof high-performance phosphorescent and fluorescent materials for organic light-emitting diodes[J]. Journal of Materials Chemistry C, 2019, 7(5): 1279-1304.4.Lee C Y, Kaake L G, Garces F O, et al. Electroluminescenceand electronic transport properties in organic light emittingdevices with Al and Nq or Alq3 as electron injection layers[J].Journal of Applied Physics, 2005, 98(7): 074502.5.Krames M R, Shchekin O B, Mueller-Mach R, et al. Status and future of high-power light-emitting diodes for solid-statelighting[J]. Journal of Display Technology, 2007, 3(2): 160-175.。
有机电致发光材料及器件导论
有机电致发光材料及器件导论引言：近年来，由于有机电致发光材料及器件的研究和应用取得了巨大的进展，成为光电领域的研究热点之一、有机电致发光材料及器件具有很高的发光效率、易于制备、柔性可折叠等特点，被广泛应用于平板显示、照明、生物传感等领域。
本文将介绍有机电致发光材料及器件的基本原理、制备方法以及应用前景。
一、有机电致发光材料的基本原理有机电致发光材料是一种能够通过施加电场来实现发光的材料，其基本原理是在有机半导体材料中注入载流子，通过载流子在材料中的扩散和再组合过程中释放出能量，从而产生发光。
一般来说，有机电致发光材料包括发光层、载流子注入层和电极层等。
载流子注入层用于实现载流子从电极注入到发光层，电极层用于提供足够的电场以驱动载流子在发光层中运动。
二、有机电致发光材料的制备方法1.分子设计法：有机电致发光材料的制备通常需要合成复杂的有机分子，具有特殊的分子结构和能级分布。
通过分子设计法，可以设计出具有良好光电性能的有机分子，进而制备出高效的电致发光材料。
2.整体法：整体法是一种将有机分子溶解在溶剂中，通过溶液沉积、旋涂等技术制备电致发光材料的方法。
这种方法制备的电致发光材料结构均匀、制备成本较低，但是光电转换效率较低。
3.蒸发法：蒸发法是一种将有机分子在真空条件下蒸发沉积在基板上的方法。
这种方法制备的电致发光材料具有较高的光电转换效率和较好的膜层质量，但是制备过程较为复杂。
三、有机电致发光器件的制备方法1.有机电致发光二极管（OLED）：OLED是一种采用有机电致发光材料制备的光电器件，具有高亮度、广色域、快速响应等特点。
OLED器件由ITO透明导电玻璃基板、有机电致发光层、载流子注入层和金属电极等组成。
制备OLED器件的方法主要有真空蒸发法、旋转涂敷法和喷墨印刷法等。
2.有机电致发光场效应晶体管（OFET）：OFET是一种利用有机电致发光材料制备的场效应晶体管。
OFET器件由基底、源极、漏极和门极等组成，其中源极和漏极之间的有机电致发光材料层起到了发光的作用。
功能高分子化学课件电致发光材料及器件
在这个课件中，我们将介绍电致发光材料及器件的基础知识、性质和广泛应 用。通过这个课件，您将会了解到电致发光技术的原理和未来发展趋势。
电致发光基础知识
发光机理
电致发光是通过电流激发发光分子产生能量释放的现象。激发电子跃迁至激 发态，然后通过光致发光机制将能量以光的形式释放。
电致发光材料和器件的应用
广泛应用于
电致发光材料和器件广泛应用于手机、平板、电视等消费电子产品和照明等 领域。
未来发展趋势
未来的电致发光材料和器件将实现更高的亮度、更低的功率消耗，并进一步 应用于可穿戴设备等领域。
结语
• 电致发光材料和器件的发展前景十分广阔。 • 未来，我们有望见证更多创新的发光材料和器件应用的出现。
电致发光材料的性质
1 发光性能
衡量发光材料亮度、色彩饱和度和发光效率等方面的性能。
2 稳定性
评估材料在长时间使用中的稳定性，如寿命、耐热性和抗氧化性。
3 加工性能等
材料在制备电致发光器件时的可加工性、薄膜制备条件等方面的性能。
电致发光器件
器件种类
电致发光器件根据使用的材料不同可分为有机电致发光器件和无机电致发光器件。
发光颜色发生机制
发光颜色的发生取决于发光材料的能带结构和有机染料（用于有机电致发光 材料）的分子结构。
常见的电致发光材料
有机电致发光材料
含有有机分子的材料，可实现丰富多彩的颜色和高亮度。
无机电致发光材料
使用无机物质制备的材料，具有稳定性和长寿命的特点。
杂化电致发光材料
结合有机和无机组分的材料，优化了发光性能和稳定性。
器件构成
发光层、电子传输层、电子注入层、提取层等是组成电致发光器件的关键组成部分。
有机电致发光器件(OLED)课件
OLED技术的创新与突破
提高效率和稳定性
通过材料和工艺的改进，提高OLED的发光效率和 稳定性，延长使用寿命。
柔性显示技术
进一步研究柔性OLED显示技术，实现更轻薄、可 弯曲的显示产品。
多功能集成
探索将触摸功能、传感器等集成到OLED显示面板 中，实现更多功能。
OLED产业的发展趋势与展望
市场规模持续增长
随着OLED在更多领域的应用，市场规模将持续增长，带动产业的 发展。
技术竞争加剧
随着技术的不断进步，OLED产业将面临激烈的技术竞争，促使企 业加大研发投入。
产业布局优化
随着全球产业格局的变化，OLED产业将进一步优化布局，形成更 加合理的产业链结构。
感谢观看
有机电致发光器件（ OLED课件
• OLED基础知识 • OLED器件结构与性能 • OLED制造工艺与设备 • OLED市场与技术发展趋势 • OLED的未来展望
01
OLED基础知识
OLED的定义与特点
总结词
OLED是一种有机电致发光器件，具有自发光的特性，能够实现高对比度、广 视角、快速响应等优点。
OLED在未来的应用前景
显示器技术
随着显示技术的不断进步，OLED 有望成为下一代主流显示技术， 广泛应用于电视、电脑、手机、 平板等电子产品。
照明领域
OLED具有自发光的特性，可以做 成柔性的照明产品，为室内外照明 提供新的解决方案。
可穿戴设备
随着可穿戴设备的普及，OLED的轻 薄、柔性特点使其在智能手表、健 康监测器等设备上具有广阔的应用 前景。
OLED技术的挑战与机遇
挑战
OLED技术的成本较高，良品率较低，且寿命相对较短，这些 问题制约了OLED技术的进一步普及和应用。
有机高分子电致发光显示器件的研制
有机高分子电致发光材料 ， 主要使用西安科技 大学进 行 分 子 设 计 、 合 成 制 备 的 红、 绿、 蓝 三 色 Ｐ Ｌ Ｅ Ｄ材料 ， 如 图 １— ３所示 。
机等各种动态图像的显示 ； 由于采用全固体器件 ， 可 在低温 、 高温和震动等恶劣环境下使用 ， 在军事、 航 空航天等领域应用具有 特殊优 势 ． １ 。 。 。自１ ９ ９ ０年
第２ ９卷
第１ ９期
甘 肃科 技
Ｇａ ｎ ｓ ｕ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｅ ｈ ｎ ｏ ｌ
， Ｄ Ｚ ． ２ ９
＾ ｒ ０ ． １ ９
２ ０ １ ３年 ｌ ０月
０ 蠡 ｃ ． ２ ０ １ ３
有 机 高分 子 电致 发 光 显 示器 件 的研 制
于其他光电显示技术 而言， 高分子有机 电致发光显 示具有主动发光 、 可视 角度宽 ， 色彩更加丰 富和鲜 艳， 大大提高了视觉效果 ； 工作 电压较低 ， 采用电压 驱动， 实现低功耗 ， 特别适合手机、 Ｍ Ｐ ４等移动显示 终端产品应用 ； 轻 薄， 便于携带 ， 厚度约是液 晶显示 器的 １ ／ ３ ， 是当今世界上最轻便的显示器板； 由于无
剑桥大学首次制成 Ｐ Ｌ Ｅ Ｄ显示器件之后 ， 尤其是 在
２ ０ １ ０年 以后 ， 全球 又 一 次 掀 起 了 Ｏ Ｌ Ｅ Ｄ ／ Ｐ Ｌ Ｅ Ｄ研 究
和开发 的热潮 ， 有超 过 １ ４ ０多家企业及研究机构涉 足Ｏ Ｌ Ｅ Ｄ ／ Ｐ Ｌ Ｅ Ｄ 相关 研发 和生产 ， 并且囊括 了几 乎
指标均已达到或接近国内外同类产品的技术水平。
关键词 ： 高分子 电致发光 显示 ； 旋涂 ； 发光效率 ； 亮度
OLED有机电致发光材料与器件
OLED有机电致发光材料与器件摘要本文概述了OLED的发展简史，并简单介绍了OLED有机电致发光器件的基本结构与发光机理。
此外，还对比了OLED与PLED，这两种系列材料只是材料特性和成膜方法不同，本质上却无异。
相较于LCD，OLED具有很大优势，但仍面临寿命短等技术瓶颈。
随着研发力度的加大，其技术瓶颈将会被逐渐解决，可以预见在未来的显示市场，OLED必将是绝对主流产品。
关键词：有机电致发光器件；OLED显示器OLED (Organic Light Emitting Device）全名叫做有机电致发光器件，是指有机半导体材料和发光材料在电场驱动下，通过载流子注入和复合导致发光的现象。
其原理是用ITO透明电极和金属电极分别作为器件的阳极和阴极，在一定电压驱动下，电子和空穴分别从阴极和阳极注入到电子和空穴传输层，电子和空穴分别经过电子和空穴传输层迁移到发光层，并在发光层中相遇，形成激子并使发光分子激发，后者经过辐射弛豫而发出可见光。
辐射光可从ITO一侧观察到，金属电极膜同时也起了反射层的作用。
根据这种发光原理而制成显示器被称为有机发光显示器，也叫OLED显示器[1]。
1.OLED有机电致发光显示器件的发展简史1963年New York University的Pope[2]等第一次发现有机材料单晶蒽的电致发光现象。
1982年Vincett[3]的研究小组制备出厚度0.6 蒽的薄膜，并观测到电致发光。
1987年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[4]。
1990年，英国剑桥大学Cavendish实验室的Burroghes[5]等人首次采用共轭聚合物聚对苯撑乙烯（PPV，polyphenylene vinylene)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—聚合物薄膜电致发光器件。
1997年，Princeton Univ. Forrest S R的小组发现磷光的有机电致发光材料，使得有机电致发光器件的内量子效率可能到达100％。
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有机电致发光材料必须满足的要求
良好的半导体特 性,即较高的导电 率
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有机电致发光器件的结构示意图 西北工业大学
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1987
阴极射线管（CRT）
利用高电压在真空中加速电 子轰击发光屏上的荧光粉而 实现发光的。 优点：亮度高、图像质量好 缺点：体积笨重、功耗大、 驱动电压高、辐射强等
液晶平板显示技术（LCD）
目前最成熟的平板显示技术（乔 治〃海尔迈耶）； 被动式发光、响应速度慢、视角 小、对比度和亮度受环境的影响 大,在低温下不能使用。同时,偏振 片在显示器中的使用影响其透过 率
这些优点使高分子材料成为具有良好商业前景的电致发光材料
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1
有机高分子电 致发光材料
主链共轭高分子
共轭聚合物中存在由碳原子等的 PZ 轨道相互重排形成 的大 π 键，具有与半导体相似的能带结构，可以用作有 机发光器件的发光材料或空穴( 电子) 传输层。它包括聚 对苯乙炔( PPV) ﹑聚咔唑、聚蒽、聚苯撑( PPP) ﹑聚烷基 芴( PF) 及其衍生物等
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发射光谱通常有两种,即光致发光光谱(PL)和电致 发光光谱(EL)。PL光谱是由光能激发的,而EL光谱 则需要电能的激发。通过比较器件的光谱和不同载 流子传输材料和发光材料的光谱,可以得出复合区 的位置以及实际发光物质等信息。一般说来,光谱 分散范围愈窄,其单色性愈好
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目录
电致化学发光材料(ELM)简介 电致发光器件发光原理 有机高分子电致发光材料材料（PLED） PLED材料最新研究进展
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电致发光: ( electroluminescent， EL) ：又称电场发光，是通过加在两电极的电
压产生电场，被电场激发的电子碰击发光中心，而引致电子在能级 间的跃迁、变化、复合导致发光的一种物理现象。
其中表S0示基态，基态是单线态,S1表示第 一激发单线态；S2表示第二激发单线态； T1表示最低三线态。与光物理过程关系密 切的是S0，S1和T1这个3能态。当一个分子 在S0态受到光的辐射而被激发到激发态S1S2 或更高能级,由于激发态是不稳定的,很容易 振动弛豫 以某种方式将吸收的能量释放出来。 磷光过程 荧光过程 分子内光物理过程的Jablonski示意图
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有机电致光材料（OLED） 自从 Tang 等 1987 年研制出高亮度、高性能的有机电致发光材料与器件 ( Organic Light Emit Diode，OLED) 以来，有机电致发光器件引起了科学 界的广泛关注，被普遍认为是新一代显示技术中最具竞争力的技术之一． 有机高分子电致光材料（PLED） 自1990年剑桥大学研究人员首次报道了利用聚合物成功制 备出有机电致 发光器件以来,聚合物材料在世界范围内迅速成为研究的热点。 OLED与无机材料相比 与无机材料的电致发光相比，高分子电致光材料具有许多优越性: ( 1) 有 机材料可获得在可见光谱范围内的全色发光; ( 2) 可以直接用几十伏甚至 几伏的直流低压驱动，可以和集成电路直接相匹配; ( 3) 有机电致发光器 件制作工艺简单，可以低成本制成超薄平板显示器件． 此外还具有低压直 流驱动、高亮度、高效率、响应速度快，适合于动态图像显示以及易实现 全彩色大面积显示等优点
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电致发光器件：一般采用夹层式三明治结构,即将有机层夹在两电极之间,是由上
下两个电极和夹在其中的具有半导体性质的有机薄膜层构成。合理的器件结构对 提高发光器件的亮度,效率和稳定性等方面起着至关重要的作用。
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有机电致光材料
有机小分子 电致发光材料
具有化学修饰性强， 选择范围广， 易于提纯，有机染料荧光量子效率高， 可以产生红、绿、蓝、黄等各种颜色 的发射峰优点。但小分子普遍的结晶 现象降低了有机薄膜电致发光器件的 寿命。同时，有机小分子在有机电致 发光材料的成膜方式主要靠真空蒸镀。
2 3
非主链共轭有机高分子电致发光材料
非主链共轭高分子材料的共轭度较短， 电子云不是在 整个聚合物分子的主链上移动， 而是局限于侧链的挂 接发光片段内。如：聚( N－乙烯基咔唑)，聚烷基硅 烷，聚芴类高分子材料
掺杂有机高分子电致发光材料
掺杂是改变发光颜色， 提高发光效率和寿命的一个重要手段， 由于其制作简便， 目前得到了广泛的应用。掺杂需要有两种 材料， 即掺杂主体基质和客体功能材料。
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Organic Electronics 15 (2014) 1598–1606
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h*
n1 25% S1
e*
75%
①载流子的注入：在外加电场的条件 下 , 电子和空穴分别从阴极和阳极向有 机功能薄膜层注入 ②载流子的迁移：注入的电子和空穴 分别从电子传输层和空穴传输层向发 光层迁移 ③载流子的复合：电子和空穴在发光 层复合产生激子 ④激子的迁移：激子在电场作用下迁 移,将能量传递给发光分子,并激发电子 从基态跃迁到激发态 ⑤电致发光：激发态分子通过辐射失 活,产生光子,释放出能量。我们就可以 观察到电致发光现象 , 发射光的颜色是 由激发态到基态的能级差所决定的
具有重量轻、体积小、厚度薄、 工作电压低、功耗小、无辐射等 优点,已成为显示技术发展的方向。
有机电致发光二极管（OLED）
（美籍华裔教授邓青云）有机发光二 极管由于其具有亮度高、响应快、视 角宽、工艺简单、可柔性等优点，响 应速度是液晶显示速度的1000倍，屏 幕厚度为其1/3.
1897
1960s
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