有机电致发光材料
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。
有机电致发光材料三(8-羟基喹啉)铝的合成工艺
有机电致发光材料三(8-羟基喹啉)铝（tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum, Alq3）是一种常用的有机半导体材料，广泛应用于有机发光二极管（OLED）、有机场效应晶体管（OEFT）和太阳能电池等领域。
其合成方法较为简单，一般采用反相溶剂法，主要步骤如下：1.雄性醇类亲核试剂（如异丙醇）在氧化剂存在下氧化制备出8-羟基喹啉酸（8-hydroxyquinolinol, HQ）。
将醇类亲核试剂（如异丙醇）放入反应釜内，加入氧化剂(如氧气或过氧化氢) 进行氧化反应。
反应的最终产物是8-羟基喹啉酸。
2.在惰性溶剂（如氢氧化钾/钾碳酸钠溶液）中，将8-羟基喹啉酸与氯化铝反应制备出配合物Alq3。
在一个量热容器中加入8-羟基喹啉酸和氯化铝。
在惰性溶剂（如丙酮或四氢呋喃）中在-78°C 的温度下进行反应，控制加入氢氧化钾/钾碳酸钠两者的浓度，使反应物迅速反应形成Alq3中间体。
在反应后，Alq3物质会沉淀在反应溶液中。
为获取纯度高的Alq3，少量的取沉淀物用冷水洗涤，用真空泵吸干。
这些步骤需要多次重复，以确保纯度充分高的Alq3沉淀晶体获得。
3.沉淀的Alq3物质在凉水中反复洗涤、过滤干燥、再经真空干燥得到纯净的Alq3粉末。
取得的Alq3晶体沉淀通过凉水反复洗涤和过滤处理。
这些沉淀晶体然后在高温烘干箱中干燥，也可在真空下在低温下干燥以去除水分。
这样合成得到的Alq3配合物大多数晶体为亮绿黄色，对有机发光二极管的制备有广泛应用。
上述工艺过程比较简单，但需要注意入料顺序、溶剂的选择和反应条件等因素，以保证合成出的Alq3样品物理化学性质良好，达到研究和工程应用的需求。
有机高分子电致发光材料及器件
西北工业大学
Northwestern Polytechnical University
PLED
ELM简介
ELD简介
PLED材料
PLED最新进展
有机电致发光器件的结构示意图 西北工业大学
Northwestern Polytechnical University
PLED
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PLED材料
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PLED
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PLED材料的性能参数
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
PLED最新进展
西北工业大学
Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 1048 –1052
Northwestern Polytechnical University
PLED
ELM简介
ELD简介
PLED材料
PLED最新进展
西北工业大学
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
西北工业大学
Northwestern Polytechnical University
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。
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。
el发光原理
el发光原理一、基本原理：EL (Electroluminescence，电致发光) 是指在电场作用下，物质中电子和空穴发生复合产生光的现象。
其基本原理是在电场作用下，能带中的电子由于能量提升而跃迁至导带，同时在价带中产生空穴。
当电子与空穴再次复合时，会发射出能量对应的光。
二、材料选择：实际应用中常用的EL发光材料主要有有机EL材料和无机EL 材料两类。
1. 有机EL材料：有机EL是将有机化合物溶解在适当的溶剂中得到的发光材料。
这种材料通常具有较大的发光面积、较低的工作电压和较低的生产成本，但其亮度和长寿命方面相对较弱。
2. 无机EL材料：包括ZnS、ZnSe、ZnTe等材料。
这些材料具有较高的亮度和长寿命，但制备过程复杂，生产成本较高。
三、工作原理：在EL器件中，通常由发光层、电极和基座等构成。
1. 发光层：由发光材料构成，其中包含有机EL或无机EL材料。
当电场作用于发光层时，会激发发光材料中的电子和空穴，从而产生发光效应。
2. 电极：由导电材料构成，通常使用透明导电层和金属电极，用于提供电流和电场。
透明导电层通常选用氧化锡或氧化铟锡(ITO)等材料，能够将电流均匀分布到发光层上。
3. 基座：用于支撑和固定发光层和电极，并提供电流输入和排热等功能。
四、发光机制：发光机制主要分为注入型和载流子型两种。
1. 注入型：通过注入载流子至发光材料中产生电荷复合发光。
当正向电压作用在器件上时，正电极注入正电荷，负电极注入负电荷；当逆向电压作用在器件上时，电荷注入相反。
电子和空穴在发光层内发生复合，产生光。
2. 载流子型：在载流子型EL器件中，发光过程通过载流子的复合释放能量而实现。
不同于注入型的是，载流子型的发光机制不依赖外界注入的电荷，而是通过材料本身的载流子来产生发光效果。
综上所述，EL发光原理是通过电场作用下，电子和空穴在发光材料中进行复合释放能量而发光。
材料的选择和器件设计是实现高亮度和长寿命EL器件的关键因素。
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。
有机电致发光材料及器件导论(精)
1. 电致发光（EL）：发光材料在电场作用下，受到电流和电场的激发而发光的现象，是一个将电能直接转化为光能的一种发光过程（非热转换即不是通过热辐射实现的）。
2. FED,PDP,LCD都存在问题，不能满足时代需求，所以研究更为高效的有机电致发光器件（OLED）。
OLED特点：材料选择有机物，高分子，因而选择范围宽；驱动电压低；发光亮度和发光效率高，发光视角宽，相应速度快；器件可弯曲，不受尺寸限制，分辨率高等。
3. 基态：分子的稳定态即能量最低状态；激发态：被激发后，分子的电子排布不遵循构造原理。
激发态分子内的物理失活：辐射跃迁和非辐射跃迁。
而辐射跃迁：释放光子而从高能激发态失活到低能基态的过程。
导致电子运动轨道界面减少；在势能面上跃迁是垂直发生的。
4. 有机半导体：在外电场作用下，电子和空穴在LUMO和HOMO间的跳跃产生电流。
而掺杂半导体中的载流子浓度大于本征半导体（电子和空穴浓度相同），所以导电性更好5. 直流注入式有机电致发光：在有机EL器件的两端电机上加上直流电源，通电后发光器件受电激发的作用而发光的现象。
过程：载流子注入，载流子传输，电子和空穴碰撞形成激子（激子是彼此束缚在一起的电子和空穴对），激子辐射退激发发出光子。
6. 单线态激子是总自旋为0的激发状态；注入的电子和空穴形成的单线态和三线态激子的比例正比于其状态数，有机电致发光的量子效率最大为25%；Forster能量转移：能量从主体向掺杂材料的传递方式，能在较远距离内实现，为单线态激子；Dexter能量转移：只能在紧邻分子间实现，为三线态激子。
7. 单层器件：单层有机薄膜被夹在ITO阴极和金属极之间，形成的是单层有机电致发光器件。
但是单层器件的载流子的注入不平衡，器件发光效率低。
三层器件是目前OLED中最常用的一种。
在实际的器件中，在发光层往往采用掺杂的方式提高器件性能8. 器件制备过程：刻蚀好的ITO玻璃—清洗—臭氧/氧等离子体处理—基片置于真空腔体—抽真空—蒸发沉积有机薄膜和阴极—取出器件并封装—测试表征9. 有机小分子发光器件通常用真空蒸发沉积的方法制备构成器件的薄膜，整个过程要在真空腔内完成（真空度高于10^-4Pa）。
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3.1 有机电致发光器件与基本原理
3.1.1 电致发光的发展简介
电致发光（EL）是指发光材料在电场作用下，受到电流电压 的激发而发光的现象，是一种直接将电能转化为光能的过程。
1）.1953年，Bernanose等第一次发现了有机物中的电致发光现象； 1963年美国纽约大学的Pope等人也观察到了晶体蒽薄膜的电 致。
5) 电致发光：激发态能量通过辐射失活，产生光子，释放能量。
e
复合
eh
光发射
h
金属阴极 有机层
DC 电源
透明阳极 衬底
3.1.4 主要性能指标 （1）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。 有机材料的载流子迁移率的测量方法： （1） 电荷耗散法 （2） 瞬间电流法 （3） 空间电荷限制电流法 （4） 飞行时间法
蒽
单晶层厚度20m ，驱动电压400V
2）. 1982年 Vincett的研究小组制备出厚度0.6 m 蒽的薄膜，并观 测到电致发光。
驱动电压30V， 但是器件的量子效率很低，小于1％
总体特点 （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。
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。
如发光效率：>10lm/W； 稳定性：亮度为100cd/m2时，工作寿命大于1万小时；
发光寿命：绿光器件达8万小时，黄光器件达3万小时，蓝光 器件达8千小时；
邓青云博士
75nm
驱动电压小于10V
60nm
最大外量子效率1％
最大亮1）多功能有机层的结构；（2）超薄的有机层厚 度
4).1990年，Ｂurroughs等人将共轭聚合物聚 对苯基乙烯（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。
（2）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。
（3）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。
目前最大尺寸：已经超过40英寸。
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; （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。
3.1.2 器件的结构类型
（1）单层结构 在器件的阴极和阳极间，制作
有一种或多种物质组成的发光层。 单层器件的发光层厚度通常在 100nm。
优点：制备方法简单。
缺点：A.复合发光区靠近金属电极 而靠近金属电极处缺陷多，非辐射 复合几率大，而且该处的高电场容 易产生发光淬灭；
发光层材料具有电子传输性，需要 加入一层空穴传输材料去调节空穴和 电子注入到发光层的速率，这层空穴 传输材料还起着阻挡电子的作用，使 注入的电子和空穴在发光层处发生复 合。
DL-A型双层EL器件结构图
如果发光层材料具有空 穴传输性质，就需要使用 DL-B型双层结构，即需要 加入电子传输层以调节载 流子的注入速率，使注入 的电子和空穴是在发光层 处复合。
（4）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。
三层EL器件结构图
（4）多层器件结构 可提高OLED的发光亮度和发光效率。
主要形式： A.在两电极内侧加缓冲层，以增加电子和空穴的注入量； B.为提高器件的发光效率，使用了空穴阻挡层HBL。
多层EL器件结构图
3.1.3 有机电致发光器件的发光原理
在外界电压的驱动下，由电极注入的电子和空穴在有机 物中复合而释放出能量，并将能量传递给有机发光物质的分 子，使其受到激发，从基态跃迁到激发态，当受激分子从激 发态回到基态时辐射跃迁而产生发光现象。
第3章 有机电致发光材料
主讲人：黄娟秀
目录
1 有机电致发光器件与基本原理 2 发光材料 3 电荷传输材料 4 电荷注入材料 5 电极材料
有机电致发光是指由有机光电功能材料制备成的薄膜器 件在电场的激发作用下发光的现象。
根据制备功能薄膜所采用的发光材料的不同，可分为： 有机电致发光二极管（OLED） 聚合物电致发光二极管（PLED）
DL-B型双层EL器件结构图
（3）三层器件结构
由空穴传输层（HTL）、电子传 输层（ETL）和将电能转化成光能 的发光层组成。HTL负责调节空穴 的注入速度和注入量, ETL负责调节 电子的注入速度和注入量。
优点:
使三层功能层各行其职，对于选 择材料和优化器件结构性能十分方 便，是目前有机EL器件中最常采用 的器件结构之一。
B.由于两种载流子注入不平衡， 载流子的复合几率比较低，因而影 响器件的发光效率。
单层EL器件结构图
（2）双层器件结构
柯达公司首先提出了双层有机膜 结构，有效地解决电子和空穴的复合 区远离电极和平衡载流子注入速率问 题，使有机电致发光的研究进入了一 个新阶段。他们的器件结构也叫DLA型双层结构。
主要特点:
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。