电致发光材料
有机电致发光材料
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。
OLED器件发光过程
1.载流子的注入：在外加电场作用下，电子和空穴分别从阴极和阳极 注入到夹在电极之间的有机功能薄膜层。 2.载流子的迁移：注入的电子和空穴分别从电子传输层空穴传输层向 发光层迁移。 3.载流子的复合：电子和空穴结合产生激子。 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：激发态能量通过辐射失活，产生光子，释放能量。
OLED的特点
1. 全固态器件,自发光型,无真空腔,无液态成分,不怕震动,使用方 便； 2. 响应速度快(微秒量级)，视角宽(大于160度)，工作温度范围宽 (-40℃～80℃)； 3. 有机电致发光材料可选范围广,容易得到全色显示；
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；
金属阴极 DC 复合 电源 有机层
e
e
h
光发射
h
透明阳极 衬底
器件主要性能指标
载流子迁移率 ：载流子迁移率是指载流子（空穴或电子）在单位电场作用下 在给电定材料中的平均漂移速度，是载流子在电场作用下运动速度的量度， 载流子的漂移速度与迁移率成正比关系。
量子效率：有机电致发光器件的量子效率可用外量子效率和内量子效率来评 价。 外量子效率是指发光器件输出的光子数与注入的电子数之比； 内量子效率则是产生于器件内部的光子数与注入的电子数之比。 能量效率与功率效率：有机电致发光器件的能量效率是指向器件外部辐射的 光功率与外加的电功率之比。 功率效率是指器件每单位面积输出的光通量与输入电功率之比。 器件寿命：器件寿命是指有机电致发光器件实际能够使用的时间长度，通常 以小时表示。
电致发光材料
电致发光材料电致发光材料，又称为电致冷光材料，指的是能够通过电场或电流激发而发出可见光的材料。
电致发光材料在现代电子技术和光电子技术中具有广泛的应用，例如LED、液晶显示器等。
最常见的电致发光材料是LED（Light Emitting Diode），也就是电致发光二极管。
LED是一种具有电致发光特性的二极管，通过施加正向电压，使得电子和空穴重新组合并释放能量，产生可见光。
LED具有体积小、节能、寿命长等优点，广泛应用于室内外照明、屏幕显示、汽车照明等领域。
另外一种常见的电致发光材料是有机电致发光材料（OLED）。
有机电致发光材料是一种由有机化合物构成的薄膜材料，通过电压激发有机分子的激发态，从而发出光线。
OLED具有发光均匀、色彩鲜艳、可弯曲等特点，因此被广泛应用于手机屏幕、电视屏幕、车载显示器等领域。
除了LED和OLED，还有一些其他的电致发光材料，如电致发光多晶硅材料、电致发光蓝宝石材料等。
这些电致发光材料都具有突出的发光特性，可以通过激励能源（如电场或电流）来产生发光效果。
电致发光材料的运作原理可以简单地描述为电子和空穴在材料中重新组合并释放能量，产生光线。
具体来说，当材料中施加电压时，电子会从高能级跃迁到低能级，而空穴则从低能级跃迁到高能级。
当电子和空穴重新组合时，释放出能量，这些能量以光的形式辐射出来。
电致发光材料的应用广泛，不仅可以用于照明和显示领域，还可以用于传感、通信、医疗等领域。
电致发光材料具有发光效率高、寿命长、响应速度快等优点，因此在现代科技中扮演着重要的角色。
总之，电致发光材料是一类能够通过电场或电流激发而发光的材料，其中LED和OLED是最常见的电致发光材料。
电致发光材料具有广泛的应用前景，推动了现代电子技术和光电子技术的发展。
电致发光材料
三基色之一的蓝光材料，还可以将其他发光材料掺杂在蓝色发光材料
无机材料电致发光器件的分类
无机电致发光元件
早期的电致发光元件，使用的是由无机半导体材料制成的发光 二极管，发光二级管是一种通过电流能发光的二极体，简称 LED，
然而LED真正作为全彩的室内外影像显示系统，还是近几年的事，
因为一直找不到性能足够好的发蓝光的LED无机材料。 发红光的LED无机材料其分子组成是Ga-Al-As. 发绿光的LED无机材料其分子组成是GaP.
5 )电致发光：激发态能量通过辐射失活，产生光子，释放能量。
评价OLED的一些主要参数
一般来讲，有机EL发光材料及器件的性能可以从发光性能和
电学性能俩方面来评价。发光性能主要包括发射光谱，发光亮度
，发光效率，发光色度和寿命；电学性能主要包括电流与电压的 关系，发光亮度与电压的关系等。这些是衡量有机EL材料和器件 性能的重要参数，对于发光的基础理论研究和技术应用极为重要。
有机电致发光过程通常包括以下5个阶段。 1 )载流子的注入：再外加电场作用下，电子和空穴分别从阴极和 阳极注入到夹在电极之间的有机功能薄膜层。
2）载流子的跃迁：注入的电子和空穴分别从电子传输层和空穴传
输层向发光层跃迁。 3）载流子的复合：电子和空穴结合产生激子。 4）激子的跃迁：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。
纯度不够切在搞掺杂浓度下存在严重淬火效应。接着柯达开发出
C-545T，这是目前发光性能最好的绿光材料。
有机小分子红光材料
由于大多数红光材料是能隙较小的化合物，易发生非辐射复
合，并且存在较强的2-2相互作用或者具有强的电荷转移特性，
在高掺杂浓度或固体薄膜状态下分子间易产生聚合，导致浓度 淬灭，因此红光材料大都荧光量子产率不高，在制备器件时存 在主客体材料之间的能量匹配，相分离，载流子传输不平衡等， 这为红光材料的设计增加困难，导致材料缺乏。
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。
电致发光高分子材料
• 1990年,英国剑桥大学Friend等人在首次报道了以共轭聚合 物聚对苯撑乙烯(PPV)为发光层材料制成单层薄膜夹心式聚 合物发光器件，其器件的驱动电压为 14V ，发黄绿光，外 量子效率仅为 0.05% ，但是这一研究成果开辟了发光器件 的 一 个 新 领 域 —— 聚 合 物 电 致 发 光 器 件 (PLED) 。 Nature,1990,347,539
• 在 PPV主链乙烯基上引入氰基 后，提高了 CN-PPV 的电子亲 和力，它的氧化还原电位为 0.6V ，能隙 Eg 为 2.1ev ，具 有明亮的红色荧光。 • 在 PPV 的苯环上引入双苯基或 多苯基侧链，由于取代基的引 入产生位阻效应使共轭平面发 生扭曲，使有效共轭长度变短， 导致其发射波长蓝移，获得了 发 蓝 光 的 PPV 衍 生 物 （ DPPPV）。
聚合物电致发光的性能评价：
• 一般来讲，聚合物发光材料和器件性能的 优劣可以从发光性能、电化学性能和电学 性能等方面来评价。 • 主要包括：发射光谱、发光亮度、发光效 率、发光色度、器件寿命、材料的能级和 能隙、发光阀值电压、功耗、电流与电压 的关系、发光亮度与电压的关系等。
PLED的发光机制：
电致高分子应用：
字段式LED
点式LED
点阵式LED
光柱式LED
白色LED照明灯
地砖灯
礼品灯 手电筒
发展历史：
• 上世纪 60 年代人们开始关注有机电致发光现象。 • 1963 年 Pope 等人以电解质溶液为电极，在蒽单晶 (厚度：20µ m)的两侧加 400 V 直流电压时，观察到 了蒽的蓝色电致发光；之后， Helfrich ， Williams 等人继续进行了研究，并将电压降至 100V 左右， 获得了高达 5%光子/电子的外量子效率。 • 1982 年，Vincett用真空蒸镀法制成了 50 nm 厚的 蒽薄膜，进一步将电压降至 30V 就观察到了蓝色发 光，但其外量子效率仅为 0.03% 左右，这主要是电 子的注入效率太低以及蒽的成膜性能不好而存在易 穿的特点。
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。
电致发光材料
电致发光材料
电致发光材料（Electroluminescent Materials，简称EL材料）是一种能够在电
场的作用下产生发光现象的材料。
它具有在室温下工作、发光效率高、寿命长、能耗低等优点，因此在显示、照明、生物医学、安全标识等领域有着广泛的应用前景。
EL材料的基本原理是在外加电场的作用下，通过电子和空穴的复合发生辐射
而产生光。
目前，主要的EL材料包括有机EL材料和无机EL材料两大类。
有机EL材料是指以有机化合物为基础的EL材料，其优点是制备工艺简单、
可制备成薄膜、柔性度高，适合于柔性显示器件的制备。
有机EL材料的发光颜色
丰富，可以通过不同的有机分子设计实现多种颜色的发光，因此在显示领域有着广泛的应用前景。
无机EL材料是指以无机化合物为基础的EL材料，其优点是发光效率高、寿
命长、稳定性好，适合于大面积照明和显示领域的应用。
无机EL材料的发光机理
复杂，通常包括发光中心和激活剂等组成，通过控制发光中心和激活剂的种类和浓度可以实现不同颜色的发光。
除了有机EL材料和无机EL材料，近年来还出现了混合型EL材料，即有机无
机杂化EL材料。
混合型EL材料综合了有机EL材料和无机EL材料的优点，具有
发光效率高、寿命长、制备工艺简单等特点，因此备受关注。
随着科学技术的不断发展，EL材料的研究和应用也在不断拓展。
未来，随着
新材料、新工艺的不断涌现，EL材料将会在显示、照明、生物医学等领域发挥越
来越重要的作用，为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
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①空穴注入电极（阳极）／发光层／电子传 输层／电子注入电极（阴极）；
②空穴注入电极（阳极）／空穴传输层／发 光层／电子注入电极（阴极）；
③空穴注入电极（阳极）／空穴传输层／发 光层／电子传输层／电子注入电极（阴 极）。
5.4.1.2电致发光器件发光机理
有机电致发光过程通常包括以下5个阶段。 (l)载流子的注入：在外加电场作用下，电子和空穴
5.4.2.2 电子传输材料
要求： ①具有较高的电子迁移率，易于传输电子；
②具有较大的电子亲和势，易于由阴极注入 电子；
③具有较大的电离能，对空穴有阻挡作用； ④激发能量高于发光层的激发能量； ⑤不能与发光层形成激基复合物； ⑥成膜性和化学稳定性良好，不易结晶。
5.4.2.3 空穴传输材料
特点： ①具有较高的空穴迁移率； ②具有较小的电离能，易于由阳极注入空穴； ③具有较小的电子亲和势，对电子有阻挡作用； ④激发能量高于发光层的激发能量； ⑤不能与发光层形成激基复合物； ⑥具有良好的成膜性能和较高的玻璃化温度，热稳
5.4.3.2 10-羟基苯并喹啉铍
5.4.3.3 苯基联苯噁二唑类化合物的合成
5.4.4 电致发光器件展望
有机电致发光器件可实现任何颜色的显示，同 时具有驱动电压低、发光亮度和发光效率高等特 点。高分子状的有机电致发光器件具有超薄、质 量轻、可弯曲、折叠的特点，可制成大面积平板 显示器，能满足当今信息时代显示设备提出的更 高要求。从目前的研究进展看，它的亮度、效率 和全色性都超过了无机电致发光器件，唯一的缺 点是寿命不够。因此，许多研究者都把研究的重 点放到了改进稳定性上。
电致发光材料
某些物质受到外界电场的作用下而将电 能直接转换成光能的现象。具有这种性能 的材料称为电致发光材料。电致发光具有 低能耗、小体积、表面显示的特点，电致 发光材料是仪器表照明、平面显示器件制 造的重要原料。
5.4.1.1 电致发光器件结构
结构：电致发光器件的典型结构是“三 明治’’式构造，由电子注入电极、空穴 注入电极和它们间的发光层组成，可表示 为：空穴注入电极（阳极）／发光层／电 子注入电极（阴极）。
5.4.2 电致发光器件中材料的种类
1载流子注人材料（电子和空穴注人材料） 2载流子传输材料（电子和空穴传输材料） 3荧光转换材料（发光材料）构成。
5.4.2.1 电子和空穴注入材料
作为阴极的电子注入材料一般采用低功 函的金属或碱土金属合金材料，如Al.Mg或 Ca等，从而能有效地向发光层注入电子， 以提高发光亮度和降低驱动电压，但在考 虑金属电极的低功函数。性质时，必须同 时兼顾到其化学稳定性。
分别从阴极和阳极注入到夹在电极之间的有机功 能薄膜层。 ‘ (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：电子和空穴结合产生激子。 (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：激发态能量通过辐射失活，产生光子， 释放能量。
DPVBi
其它较好的发蓝光的化合物有1.3.4-噁二唑类 衍生物，1.2.4-三氮唑类衍生物，其中TAZ 比OXD有更强的电子输送能力。
OXD-1
TAZ
此外还有二苯乙烯类衍生物、联苯类衍生 物等
二苯乙烯类衍生物
联苯类衍生物
有机金属络合物类材料
金属络合物发光材料是一类最早使用的电致发 光材料。此类材料具有优良的载流子传输特性和 成膜性能，并且还有动电压低、强度大、效率 高、寿命长等优点。
定性好
5.4.2.4 有机电致发光层材料
性能： ①荧光量子产率高，无明显的浓度猝灭现象； ②良好的化学稳定性和热稳定性，不与电极和载流
子传输材料发生反应； ③容易形成致密的非晶态薄膜并且不易结晶； ④具有适当的发光波长； ⑤具有良好的电导特性及一定的载流子传输能力。
有机小分子荧光类材料
有机小分子荧光类材料是种类最乡的一 类电致发材料，它们大都具有共轭杂环以 及各种生色团，包括芳香胺、嗯二唑、噻 唑、香豆素、吡嗪以及1，3-丁二烯等结构 类别，典型的小分子荧光电致发光材料有 TBD、DCM、DCJ、DPVB、DPVBi、香豆素 (coumarin)、晕苯和吡啶并噻二唑等。
Alq3
Almq3
有机共轭聚合物发光材料 CN_PPV MEH-PPV
掺杂发光材料
喹吖啶酮(QD)在固态时本身没有荧光，可是当它 被分散在Alq。的主发光矩阵中可以发出荧光峰在 540 nm的绿光。
Coumarin 6
quinacridone
5.4.3 典型发光材料的合成
5.4.3.1 8-羟基喹啉铝类化合物的合成