聚合物电致发光材料及器件

摘要Ｌ聚合物电致发光材料是近几年来取得突破性进展而倍受关注的新兴功能材料。

它们的电致发光薄膜器件激发电压低、发光效率高、易得到彩色显示，而且容易实现大屏幕平板化。

研究发现聚对苯乙炔类聚合物具有许多优异的性能，如柔性好、驱动电压低、能带结构可调、优良的溶解性及耐热性等。

人们已经制备出发红光、黄光、绿光的性能优异的聚对苯乙炔类聚合物制成的电致发光器件；而能发蓝色光的该类聚合物材料则很少，性能也差，限制了该类材料在全色显示方面的应用。

『『本文制备出一种新型的、能发蓝色光的聚对苯乙炔类聚合物材料聚【（２，５．二亚甲基．１，３，４．嗯二唑）二氧代．１，４．亚苯基．１，２一亚乙烯基．１，４．亚苯基．１，２．亚乙烯基．１，４一亚苯基】，并对其进行了溶解性、电性能、光性能、热性能的研究。

实验结果说明它的荧光发射最大波长为４７２ｎｍ，属于蓝色发光范围。

电导率的测定结果说明它比传统的ＰＰＶ类电致发光材料有更强的电子与空穴的复合几率。

它的能带宽度（Ｅｇ）为３．８４ｅＶ。

荧光量子效率巾＝ｏ．９９５。

（该聚合物能溶解于氯仿及四氢呋喃等有机溶剂中。

其分解温度大于３５０‘Ｃ。

ＴＧＡ的分析结果说明该聚合物具有优异的热稳定性。

上关键词：电致发光，聚对苯乙炔衍生物，蓝色光ＡＢＳＴＲＡＣＴＩｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅｏｆｐｏｌｙｍｅｒｈａｓｂｅｅｎｍａｄｅｗｉｔｈａｎｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｇｐｒｏｇｒｅｓｓ，ａｎｄｃｌｏｓｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｉｓｐａｉｄｏｎｔｈｅｓｅｋｉｎｄｓｏｆｎｅｗｆｕｎｃｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓａｒｅａｓｆｏｌｌｏｗｓ：ｌｏｗｅｘｃｉｔｉｎｇｖｏｌｔａｇｅ，ｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔｃｅｌｌｓｉｎｔｈｉｎｆｉｌｍｓ，ｅａｓｉｎｅｓｓｏｆｃｏｌｏｒｌｉｇｈｔｅｍｉｓｓｉｏｎ，ａｎｄａｔｔｒａｃｔｉｖｅｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒｌａｒｇｅ·ａｒｅａｖｉｓｉｂｌｅｌｉｇｈｔ－ｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅｓ．Ｐｏｌｙ（ｐ·ｐｈｅｎｙｌｅｎｅＶｉｎｙｌｅｎｅ）（ＰＰＶ）ｉｓｔｈｅｆｉｒｓｔｐｏｌｙｍｅｒｍａｔｅｒｉａｌｆｏｕｎｄｔｏｈａｖｅｔｈｅｅｌｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｅｎｃｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｗａｓｉｎｔｅｎｓｉｖｅｌｙｓｔｕｄｉｅｄ．ＰＰＶｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓｈａｖｅｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｖａｒｉｏｕｓｃｏｌｏｒｓｗｉｔｈｉｍｐｒｅｓｓｉｖｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ，ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ．ＴｈｅＰＰＶｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ，ｗｈｉｃｈｅｍｉｔｒｅｄｌｉｇｈｔ，ｙｅｌｌｏｗｌｉｇｈｔａｎｄｇｒｅｅｎｌｉｇｈｔ，ｃａｎｂｅｅａｓｉｌｙｏｂｓｅｒｖｅｄ，ｅｘｃｅｐｔｆｏｒｂｌｕｅｌｉｇｈｔ．Ｆｏｒｓｅｖｅｒａｌｒｅａｓｏｎｓ，ａｐｏｌｙｍｅｒｅｍｉｔｔｉｎｇｂｌｕｅｌｉｇｈｔｉｓｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙｄｅｓｉｒａｂｌｅ．ＩｎｔｈｉｓｐａｐｅＬｐｏｌｙ［（２，５－ｄｉｍｅｔｈｙｌｅｎｅ．Ｉ，３，４．ｏｘａｄｉａｚｏｌｅ）ｄｉｏｘｙ‘１，４。

聚噻吩类化合物电致发光材料的研究聚噻吩（polythiophene）是一种常见的聚合物材料，由噻吩（thiophene）单元重复连接而成，具有优异的电学、光学性质和导电性。

聚噻吩及其衍生物因其良好的电致发光性能，被广泛应用于有机光电器件领域，例如有机发光二极管（OLED）、有机薄膜太阳能电池（OPV）和场效应晶体管（OFET）等。

在聚噻吩的电致发光机理方面，目前主要有两种理论，即离子对机理和双极子机理。

离子对机理认为，当聚合物在外电场作用下形成极化电荷对时，发光能量由外电场提供，因此发光强度与外电场强度呈线性关系；而双极子机理则认为，发光源是由激子（exciton）的双极子跃迁所形成的，发光强度与外电场强度的平方呈线性关系。

在聚噻吩类化合物电致发光材料的研究方面，近年来主要涉及以下几个方面：1. 结构设计：通过对聚噻吩的结构进行改变，如引入不同的官能团或共轭扩展基团，可以调控聚合物的能带结构、发光颜色和发光强度等性质，以满足不同应用领域的需求。

2. 光谱性质研究：利用吸收光谱、荧光光谱等手段研究聚噻吩材料的光学性质，了解聚合物的能带结构、激子特性和激子跃迁机制等，为进一步优化材料性能提供基础数据。

3. 电学性质研究：通过测量聚噻吩材料的电导率、载流子迁移率等电学性质，了解材料的导电机制和载流子输运特性，为有机电子器件的应用提供理论依据。

4. 材料制备技术研究：发展高效、简单、环保的聚噻吩类化合物制备方法，例如电化学聚合法、化学氧化聚合法、Grignard反应法等，提高材料的产率和质量。

总体来说，聚噻吩类化合物电致发光材料的研究方向比较广泛，除了上述几个方面，还有一些其他的研究方向，例如：5. 量子化学计算：通过量子化学计算方法研究聚噻吩类化合物的电子结构和激子特性等，揭示材料的发光机理和优化材料性能。

6. 稳定性研究：由于聚噻吩类化合物易受光、氧、水等环境因素影响而降解，因此研究如何提高材料的稳定性是一个重要的研究方向。

无机和有机电致发光材料
电致发光技术是一种通过电场激发材料发光的技术，它已经成为制造高质量平面显示器和照明设备的关键技术之一。

无机和有机材料是目前应用最广泛的电致发光材料，以下是它们的详细介绍。

一、无机电致发光材料
1.磷光体
磷光体是由氧化物或氟化物等高熔点材料和稀有金属离子组成的复合材料，具有较高的耐高温性和抗氧化性。

目前，磷光体已被广泛应用于LED照明和显示器行业。

其中，红色磷光体的发光效率较高，已经成为了LED照明产业中应用最广泛的颜色之一。

2.氮化物LED
氮化物LED是由镓铝氮化物等材料制成的发光二极管，具有发光效率高，颜色纯度度高等特点。

目前，氮化物LED已被广泛应用于绿色、蓝色和紫色LED照明以及RGB LED显示器中。

3.硅基LED
硅基LED是由硅材料和硅基异质结构组成的发光器件，具有低电压、高效率、长寿命等特点。

硅基LED已经成为了微电子学、生命科学、航空航天等领域的关键设备。

二、有机电致发光材料
1.聚合物LED
聚合物LED是由导电聚合物或导电聚合物复合材料制成的发光器件。

它具有发光效率高、颜色范围广等优点，目前已被广泛应用于照明、显示、可穿戴等领域。

2.小分子有机LED
小分子有机LED是由有机荧光分子制成的发光器件，具有可调颜色、发光亮度高等特点。

它已经被广泛应用于OLED电视、OLED照明等领域。

总体来说，无机和有机电致发光材料都具有各自的特点和优缺点。

未来，随着材料科学和控制技术的不断发展，电致发光材料的性能将
得到进一步提高和改善。

有机电致发光材料及器件导论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—蒸发沉积有机薄测试表征膜和阴极—取出器件并封装—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)。

共轭导电聚合物电致发光元件的原理及进展张树永1,周伟舫1,李善君21复旦大学化学系电化学教研室,上海200433;2复旦大学高分子科学系及国家教委聚合物分子工程开放实验室,上海200433摘　要:　本文综述了共轭导电聚合物在电致发光元件中的应用,介绍了导电聚合物发光二极管和导电聚合物电化学发光电池的结构、发光原理及研究进展。

关键词:　共轭导电聚合物;发光二极管;电化学发光电池1　引　言随着人类社会进入信息时代,信息技术的发展愈来愈受到人们的关注。

信息的采集、加工、传输、储存与显示是信息技术的基础。

所谓信息显示即通过信息显示材料,将人眼看不到的电学信号转化为可见的光学信号的过程。

作为信息系统的输出端,信息显示是人们从信息系统中最终获取信息的必要手段和前提。

信息显示分为主动式显示和被动式显示。

在主动式显示中,像元本身由在某种形式的激发下可以产生光发射的发光材料制成。

如采用电场激发发光,则称该材料为电致发光材料。

电致发光器件通常包括高电压驱动的场致发光器件和由低电压驱动的发光二极管(l ight-emitting diode,LED)等[1]。

目前通常使用的半导体LED多采用无机半导体单晶、单晶薄膜或多孔硅及多晶材料作为发光材料。

为获得适宜的波长和量子效率,通常还需将直接带材料与间接带材料以适宜比例混合,普遍存在成品率低、成本高、难以制成大面积元件或稳定性差、发光效率低等问题。

由于LED可应用于一切需要显示的地方,它的发展与高密度显示屏、电视、移动电话、便携式电脑乃至光学计算机的发展均紧密相关,因此人们在改善LED的性能与寿命、开发新型LED材料与器件方面进行了不懈的努力[1～25]。

从70年代开始,人们先后制备了大量的共轭导电聚合物并对它们的结构与性能进行了广泛、深入的研究[6～10]。

共轭导电聚合物在本征态时通常是有机半导体,掺杂后其电导率会大幅度增加而显示金属导电性,并同时具有聚合物优良的成型加工性能,因此在替代无机半导体材料用于电子器件制作上显现出诱人的潜力,目前已制成导电聚合物光电二极管和场效应管等电子元件[10,11],与此同时,聚对苯乙炔(PPV,本文所涉及的导电聚合物的名称与结构均列于表1中)所具有的高量子产率的光致发光现象还促使人们将寻找电致发光材料的着眼点由无机或有机小分子材料[12～15]转向共轭导电聚合物领域。

电子化工材料电子化工材料是指应用于电子工业的化工材料，包括有机材料、无机材料、金属材料等。

电子化工材料在电子行业中发挥着重要的作用，广泛应用于电子元器件、电子产品和电子设备的制造过程中。

有机材料是电子化工材料的一种重要类型，常见的有机材料有有机溶剂、有机聚合物、有机电致发光材料等。

有机溶剂主要用于电子元器件的清洗和表面处理，有机聚合物被广泛应用于电子产品的外壳和线路板等部件中，有机电致发光材料则是用于液晶显示器、有机发光二极管等电子产品的显示技术中。

无机材料是电子化工材料的另一类重要类型，常见的无机材料有氧化铝、硅、氮化硅等。

氧化铝是一种常用的绝缘材料，在电子元器件的保护层和隔离层中发挥着重要的作用；硅是一种重要的半导体材料，广泛应用于集成电路和太阳能电池中；氮化硅是一种具有高热导率和高温稳定性的材料，常用于制备高功率电子器件。

金属材料是电子化工材料的又一重要类别，常见的金属材料有铜、铝、钢等。

铜是一种优良的导电材料，广泛应用于电子元器件的导线和线路板中；铝常用于电子产品的外壳和散热器中；钢是一种具有高强度和耐腐蚀性能的材料，常用于电子设备的机械结构和外壳中。

电子化工材料的发展与电子行业的发展紧密相关。

随着电子产品的不断创新和更新，对电子化工材料的要求也越来越高。

例如，高导热材料、高介电材料、纳米材料等新型材料的出现，为电子产品的性能提升和功能扩展提供了可能。

此外，环保性和可持续性也成为电子化工材料发展的重要方向，力求减少材料的使用量、降低生产过程的环境影响，实现资源的循环利用和能源的节约利用。

总之，电子化工材料在电子行业中起着重要的支撑作用，不仅为电子产品的制造提供了基础材料，还为电子产业的发展提供了技术支持和创新动力。

随着科技的不断进步和电子行业的不断发展，电子化工材料的应用领域和研究方向也将不断拓展和深化。