电致发光高分子材料PPT
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
8
9
10
单线态与三线态
11
12
13
14
基态的分子中，电子都处于尽可能低的能 量状态，要使电子从低能轨道跃迁到高能 轨道，必须供给能量。当分子受到光的照 射时，如果光子的能量能满足电子所需能 量时，电子便有可能从能量较低的轨道进 入能量较高的轨道，这叫电子的跃迁，此 时分子的电子排布违反了构造原则，称处 于激发态。
21
电致发光的量子效率 聚合物电致发光的一个重要参数是量子效 率，它是指在一定电功率输人下的光功率 输出。提高量子效率，即是减少器件的无 用的电功率损耗。设总的电功率输入为P， 电流为J，则
22
载流子注入效率 由于发光器件有一串联电阻R只的存在．有部 分功率要消耗在焦耳热上。这一串联电阻是聚 合物的体电阻和聚合物与金属电极的欧姆接触 电阻之和。对发光有贡献的功率是JV，V是加 在器件上的电压，J是流人器件的总电流，总 的注入电流分为如下部分：
20
材料的电接触 (1)金属电极与聚合物材料的电接触
聚合物材料的导电特性与聚合物结构有关， 由于给电子聚合物材料电离能较低，与固体 电极接触时容易给出电子而形成阳离子自由 基，通过氧化—还原过程形成空穴型导电材 料；而受电子聚合物材料，由于其电子亲和 势较大，容易从接触电极得到电子从而形成 阴离子自由基．通过氧化—还原过程形成电 子型导电材料。
16
磷光及荧光 物质受到外来光线、电子、高能粒子的照
射时，就会发光．如果照射引起物质原子 外层电子扰动，电子受激后向低能级跃迁， 就可发射包括红外线、紫外线和可见光． 当照射停止后，发光仍能持续一段时间， 称为余辉，余辉的久暂决定于发光物质的 成分，通常在10－１０秒以上．余辉在10－８ 秒以上的称磷光．磷光的余辉时间与发光 物体温度高低有关，通常随发光体温度升 高而减少．
18
光致发光 紫外激发时，入射光被有机发光材料吸收，
使基态电子激发到激发态，形成电子—空穴 对，即激子。激子复合时或者产生辐射复合 (即产生一个光了)或者产生非辐射复合。
19
电致发光 电致发光的过程是一个能量转换的过程，
即电能转变成光能。在具有一定的载流子 迁移率和固态荧光量子效率的有机薄膜发 光材料两边各加一个电极，即可制备出简 单的有机电致发光器件。当施加一定的电 压后，就会发生有机材料的电致发光 (electroluminescence，简称EL)现象。
17
余辉在10 －８ 秒以下的称荧光．如受外来光 线激发发光的荧光灯发光；受阴极射线激发 发光的电视屏发光；都为荧光．荧光是冷光， 其余辉时间与发光体温度无关．荧光灯管和 电视屏上都涂有发光物质，荧光灯上涂的发 光物质常为卤磷酸钙．
磷光邮票与荧光邮票的区别：磷光邮票和荧 光邮票都是发光邮票，在紫外灯照射下发出 蓝绿色余辉，主要区别是撤除紫外线照射， 荧光邮票亮光立即消失，而磷光邮票亮光消 失较慢。
3
⑤器件很薄，附加电路简单，可用于超小 型便携式显示装置；
⑥响应速度快，是液晶显示器(LCD)的1000 倍；
⑦器件的像元素为320个，显示精度超过液 晶显示器的5倍；
⑧寿命可达一万小时以上。 但是用有机小分子制备的电致发光器件的
发光稳定性差，距实用要求还相差甚远。
4
聚合物发光二极管不仅具有小分子有机电 致发光材料的特点，而且有可弯曲、大面 积、低成本的优点，
15
基态的最高占有轨道中有两个自旋相反的电子， 又称单线态。激发后，在两个轨道中各有一个电 子，但它们自旋仍然相反，仍叫单线态，由于是 激发态，所以又称激发单线态。激发单线态不但 违反了构造原则中的能量最低原则，也违反了洪 特规则，非常不稳定，它们可以通过一种系间交 叉（ISC）的方式使跃迁的电子自旋方向反转， 使不同轨道中的两个单电子自旋方向相同，这时 能量有所下降，称三线态（用T1表示）。无论单 线态或三线态的激发态都是不稳定的状态，它们 会通过不同方式失去能量回到基态，这叫失活。
7Байду номын сангаас
有机发光材料因分子间范德华力作用较弱， 对于处在激发态的有机分子，其电子与空 穴基本属于一个分子。因此大多数的有机 分子所形成的激子属于Frankel激子类型。 设激子的能级Eex。位于价带底能级Ec与价 带顶能级Ev之间，则它的激发能为Eg`＝ Eex—Ev ，小于Eg=Ec--Ev。显然激子的 束缚能为Ec—Eex；激子最终发生复合，即 在此过程中电子落人空穴之中，或者产生 一个光子，或者产生多个声子。对有机发 光材料来说为获取较高的量子效率，当然 希望激子复合后主要产生光子。
5
聚合物电致发光的一些基本概念
载流子 激子 单线态与三线态 磷光和荧光 电致发光的量子效率 载流子注入效率
6
激子 激子是处在激发态能级上的电子与价带
中的空穴通过静电作用束缚在一起而形成 的一种中性准粒子。激子通常分为两类： 一类是Frankel激子，即紧束缚激子，它的 激发限制在分子的内部或其附近，简称小 激子；另一类是弱束缚激子，即wannier激 子，它的作用范围可以在多个分子之间， 因而降低了电子和空穴问的库仑作用，增 加了它们的距离，也称其为大激子。
23
Jr是在耗尽内注入的载流子通过俘获中心是 由聚合物杂质所引起的，它俘获电子后与 空穴复合或俘获空穴后与电子复合，此复 合一般不发光。在注入电流较小的情况下， Jr占主导地位，但因俘获中心的数量很小， 随着注入电流的增加，Jr达到饱和， Jd就逐 渐上升为主导地位。
电致发光高分子材料
1
概述
长期以来，人们一直致力于研究开发无机半导体 电致发光器件，因为它们在通讯、光信息处理、 视频器件、测控仪器等光电子领域有着广泛而重 要的应用价值。
无机半导体二极管、半导体粉末、半导体薄膜等 电致发光器件尽管已取得了巨大的成就，但由于 其复杂的制备工艺、高驱动电压、低发光效率、 不能大面积平板显示、能耗较高以及难以解决短 波长(如荧光)等问题．使得无机电致发光材料的 进一步发展受到影响。
2
有机化合物电致发光材料 有机化合物可通过分子设计的方法合成数量
巨大、种类繁多的有机化合物发光材料，使 得由有机材料构成的电致发光器件有着众多 的优势 ①可实现红绿蓝多色显示； ②具有面光源共同的特点，亮度≥200cd／m2； ③不需要背照明，可实现器件小型化； ④驱动电压较低(直流l0v左右)，节省能源；
9
10
单线态与三线态
11
12
13
14
基态的分子中，电子都处于尽可能低的能 量状态，要使电子从低能轨道跃迁到高能 轨道，必须供给能量。当分子受到光的照 射时，如果光子的能量能满足电子所需能 量时，电子便有可能从能量较低的轨道进 入能量较高的轨道，这叫电子的跃迁，此 时分子的电子排布违反了构造原则，称处 于激发态。
21
电致发光的量子效率 聚合物电致发光的一个重要参数是量子效 率，它是指在一定电功率输人下的光功率 输出。提高量子效率，即是减少器件的无 用的电功率损耗。设总的电功率输入为P， 电流为J，则
22
载流子注入效率 由于发光器件有一串联电阻R只的存在．有部 分功率要消耗在焦耳热上。这一串联电阻是聚 合物的体电阻和聚合物与金属电极的欧姆接触 电阻之和。对发光有贡献的功率是JV，V是加 在器件上的电压，J是流人器件的总电流，总 的注入电流分为如下部分：
20
材料的电接触 (1)金属电极与聚合物材料的电接触
聚合物材料的导电特性与聚合物结构有关， 由于给电子聚合物材料电离能较低，与固体 电极接触时容易给出电子而形成阳离子自由 基，通过氧化—还原过程形成空穴型导电材 料；而受电子聚合物材料，由于其电子亲和 势较大，容易从接触电极得到电子从而形成 阴离子自由基．通过氧化—还原过程形成电 子型导电材料。
16
磷光及荧光 物质受到外来光线、电子、高能粒子的照
射时，就会发光．如果照射引起物质原子 外层电子扰动，电子受激后向低能级跃迁， 就可发射包括红外线、紫外线和可见光． 当照射停止后，发光仍能持续一段时间， 称为余辉，余辉的久暂决定于发光物质的 成分，通常在10－１０秒以上．余辉在10－８ 秒以上的称磷光．磷光的余辉时间与发光 物体温度高低有关，通常随发光体温度升 高而减少．
18
光致发光 紫外激发时，入射光被有机发光材料吸收，
使基态电子激发到激发态，形成电子—空穴 对，即激子。激子复合时或者产生辐射复合 (即产生一个光了)或者产生非辐射复合。
19
电致发光 电致发光的过程是一个能量转换的过程，
即电能转变成光能。在具有一定的载流子 迁移率和固态荧光量子效率的有机薄膜发 光材料两边各加一个电极，即可制备出简 单的有机电致发光器件。当施加一定的电 压后，就会发生有机材料的电致发光 (electroluminescence，简称EL)现象。
17
余辉在10 －８ 秒以下的称荧光．如受外来光 线激发发光的荧光灯发光；受阴极射线激发 发光的电视屏发光；都为荧光．荧光是冷光， 其余辉时间与发光体温度无关．荧光灯管和 电视屏上都涂有发光物质，荧光灯上涂的发 光物质常为卤磷酸钙．
磷光邮票与荧光邮票的区别：磷光邮票和荧 光邮票都是发光邮票，在紫外灯照射下发出 蓝绿色余辉，主要区别是撤除紫外线照射， 荧光邮票亮光立即消失，而磷光邮票亮光消 失较慢。
3
⑤器件很薄，附加电路简单，可用于超小 型便携式显示装置；
⑥响应速度快，是液晶显示器(LCD)的1000 倍；
⑦器件的像元素为320个，显示精度超过液 晶显示器的5倍；
⑧寿命可达一万小时以上。 但是用有机小分子制备的电致发光器件的
发光稳定性差，距实用要求还相差甚远。
4
聚合物发光二极管不仅具有小分子有机电 致发光材料的特点，而且有可弯曲、大面 积、低成本的优点，
15
基态的最高占有轨道中有两个自旋相反的电子， 又称单线态。激发后，在两个轨道中各有一个电 子，但它们自旋仍然相反，仍叫单线态，由于是 激发态，所以又称激发单线态。激发单线态不但 违反了构造原则中的能量最低原则，也违反了洪 特规则，非常不稳定，它们可以通过一种系间交 叉（ISC）的方式使跃迁的电子自旋方向反转， 使不同轨道中的两个单电子自旋方向相同，这时 能量有所下降，称三线态（用T1表示）。无论单 线态或三线态的激发态都是不稳定的状态，它们 会通过不同方式失去能量回到基态，这叫失活。
7Байду номын сангаас
有机发光材料因分子间范德华力作用较弱， 对于处在激发态的有机分子，其电子与空 穴基本属于一个分子。因此大多数的有机 分子所形成的激子属于Frankel激子类型。 设激子的能级Eex。位于价带底能级Ec与价 带顶能级Ev之间，则它的激发能为Eg`＝ Eex—Ev ，小于Eg=Ec--Ev。显然激子的 束缚能为Ec—Eex；激子最终发生复合，即 在此过程中电子落人空穴之中，或者产生 一个光子，或者产生多个声子。对有机发 光材料来说为获取较高的量子效率，当然 希望激子复合后主要产生光子。
5
聚合物电致发光的一些基本概念
载流子 激子 单线态与三线态 磷光和荧光 电致发光的量子效率 载流子注入效率
6
激子 激子是处在激发态能级上的电子与价带
中的空穴通过静电作用束缚在一起而形成 的一种中性准粒子。激子通常分为两类： 一类是Frankel激子，即紧束缚激子，它的 激发限制在分子的内部或其附近，简称小 激子；另一类是弱束缚激子，即wannier激 子，它的作用范围可以在多个分子之间， 因而降低了电子和空穴问的库仑作用，增 加了它们的距离，也称其为大激子。
23
Jr是在耗尽内注入的载流子通过俘获中心是 由聚合物杂质所引起的，它俘获电子后与 空穴复合或俘获空穴后与电子复合，此复 合一般不发光。在注入电流较小的情况下， Jr占主导地位，但因俘获中心的数量很小， 随着注入电流的增加，Jr达到饱和， Jd就逐 渐上升为主导地位。
电致发光高分子材料
1
概述
长期以来，人们一直致力于研究开发无机半导体 电致发光器件，因为它们在通讯、光信息处理、 视频器件、测控仪器等光电子领域有着广泛而重 要的应用价值。
无机半导体二极管、半导体粉末、半导体薄膜等 电致发光器件尽管已取得了巨大的成就，但由于 其复杂的制备工艺、高驱动电压、低发光效率、 不能大面积平板显示、能耗较高以及难以解决短 波长(如荧光)等问题．使得无机电致发光材料的 进一步发展受到影响。
2
有机化合物电致发光材料 有机化合物可通过分子设计的方法合成数量
巨大、种类繁多的有机化合物发光材料，使 得由有机材料构成的电致发光器件有着众多 的优势 ①可实现红绿蓝多色显示； ②具有面光源共同的特点，亮度≥200cd／m2； ③不需要背照明，可实现器件小型化； ④驱动电压较低(直流l0v左右)，节省能源；