有机电致发光材料的新进展
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共轭高分子构建有机电致发光材料随着科技的进步和人们对环保、节能的追求,有机电致发光材料作为新一代发光材料备受关注。
其中,共轭高分子材料因其独特的电致发光特性而成为研究热点。
本文将重点探讨共轭高分子在构建有机电致发光材料方面的应用。
共轭高分子是由具有π电子的共轭系统连接而成的高分子。
它们具有良好的导电性和光学性质,可以通过调整共轭系统的结构和改变共轭系统的长度来实现不同颜色的发光。
在有机电致发光材料领域,共轭高分子具有以下几个方面的优势。
首先,共轭高分子具有较高的载流子迁移率。
共轭系统中的π电子能够在分子内自由传递,因此共轭高分子具有良好的电子传输性能。
同时,与传统的发光材料相比,共轭高分子的载流子迁移率更高,有利于提高材料的发光效率。
其次,共轭高分子能够通过固态聚集诱导发光(AIE)效应来提高发光效率。
传统的有机发光材料在溶液状态下通常会发生聚集引起的荧光猝灭现象,导致发光效率低下。
而共轭高分子由于其特殊的分子结构,可以在固态聚集状态下发射荧光,极大地提高了发光效率。
此外,共轭高分子具有良好的机械可加工性。
由于其分子链结构的可调性,共轭高分子材料可以采用不同的制备方法制备成薄膜、纳米颗粒等形式,并且能够通过改变共轭结构来调控材料的光学性质。
这使得共轭高分子在多种载体中的应用非常灵活。
在实际应用中,共轭高分子构建的有机电致发光材料已广泛应用于照明、显示、生物医学等领域。
首先,在照明领域,共轭高分子材料可以制备出高亮度、高效率的有机发光二极管(OLED)。
OLED作为新一代照明技术,具有色彩饱和度高、能耗低、可柔性等优势,已经成为发展方向。
而共轭高分子材料的应用使OLED的发光效果更加均匀且可调,能够满足更多场景下的照明需求。
其次,在显示领域,共轭高分子材料可以用于构建有机发光场效应晶体管(OFET)。
OFET作为一种新型的显示技术,具有反应速度快、透明度高等优势,因此被广泛应用于触控面板、柔性显示等领域。
有机电致发光发展历程及TADF材料的发展进展1.1引言有机光电材料(Organic Optoelectronic Materials),是具有光子和电子的产生、转换和传输等特性的有机材料。
目前,有机光电材料可控的光电性能已应用于有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)[1,2,3],有机太阳能电池(Organic Photovoltage,OPV)[4,5,6],有机场效应晶体管(Organic Field Effect Transistor,OFET)[7,8,9],生物/化学/光传感器[10,11,12],储存器[13,14,15],甚至是有机激光器[16,17]。
和传统的无机导体和半导体不同,有机小分子和聚合物可以由不同的有机和高分子化学方法合成,从而可制备出大量多样的有机半导体材料,这对于提高有机电子器件的性能有十分重要的意义。
其中,有机电致发光近十几年来受到了人们极大的关注。
有机电致发光主要有两个应用:一是信息显示,二是固体照明。
在信息显示方面,目前市面上主流的显示产品是液晶显示器(Liquid Crystal Display,LCD),它基本在这个世纪初取代了阴极射线管显示,被广泛应用于各种信息显示,如电脑屏幕,电视,手机,以及数码照相机等。
但是,液晶显示器也有其特有的缺点,比如响应速度慢,需要背光源,能耗高,视角小,工作温度范围窄等。
所以人们也迫切需要寻求一种新的显示技术来改变这种局面。
有机发光二级管显示器(OLED)被认为极有可能成为下一代显示器。
因为其是主动发光,相对于液晶显示器有着能耗低,响应速度快,可视角广,器件结构可以做的更薄,低温特性出众,甚至可以做成柔性显示屏等优势。
但是,有机发光显示技术目前还有许多瓶颈需要解决,尤其是在蓝光显示上,还需要面对蓝光显示的色度不纯,效率不高,材料寿命短的挑战。
目前,有机发光二极管显示的发展显示出研究,开发和产业化起头并进的局面。
发光材料的发光机理以及各种发光材料的研究进展发光材料是指能够将其他形式的能量转化为光能的材料。
发光机理是指发光材料在受激激发下能够产生光的原理和过程。
发光机理通常可以分为两种类型:激活机理和能级机理。
激活机理是指通过激发因素(如电流、电场、光、温度等)对发光材料施加能量,从而使发光材料中的激活剂转移到高能态,然后通过非辐射过程(如振动、自旋翻转等)来传递能量,最终导致发光材料发光。
常见的激活机理包括荧光、磷光和电致发光(EL)等。
能级机理是指在发光材料的能级结构变化下,通过电子在能级间跃迁的辐射过程来实现发光。
常见的能级机理包括激光、发色中心发光、磷光和电致发光等。
有机发光材料是近年来研究的热点之一、有机发光材料具有低成本、高效率和可调性等优点,适用于柔性显示、光电器件和生物成像等领域。
有机发光材料的研究进展主要集中在改进材料合成和器件结构设计上,以提高发光效率和稳定性。
无机发光材料有着较高的发光效率和较长的使用寿命,适用于照明和显示等领域。
无机发光材料的研究进展主要包括发色中心调控、杂化发光材料设计和控制发光性质等方面。
半导体发光材料是应用最广泛的发光材料之一,包括有机半导体材料和无机半导体材料。
有机半导体材料具有好的可溶性和可加工性,但发光效率较低;无机半导体材料具有较高的发光效率和较长的使用寿命,但制备工艺相对复杂。
半导体发光材料的研究进展主要集中在改进材料制备工艺和结构设计上,以提高发光效率和色纯度。
总之,发光材料的研究进展涵盖了有机发光材料、无机发光材料以及半导体发光材料等各种类型。
研究人员不断探索新的发光机理和材料合成方法,以提高发光材料的发光效率、稳定性和色纯度,推动发光材料在光电器件、生物成像和照明等领域的应用。
有机电致发光材料的研究进展及应用材化1111班王蒙 1120213122摘要:简要论述有机电致发光设备的发光机理、器件结构及彩色显示方法,详细介绍有机电致发光材料的种类、组成、特点和研究近况,并对其用途和前景,尤其在军事领域的应用作了一定介绍。
另外还指出了有机电致发光在商业化过程中一些急待解决的问题。
关键词:有机发光材料,进展,应用。
正文:信息技术的持续快速发展对信息显示系统的性能,如亮度、对比度、色彩变化、分辨率、成本、能量消耗、质量和厚度等均提出了高的要求。
在已有的成熟显示技术中,电致发光显示设备能够满足上述性能要求,另外它还具有宽视角、较宽的工作温度范围和固有的强度等优点。
电致发光显示设备一般包括发光二极管(LED)、粉末磷设备、薄膜电致发光设备(TFEL)和厚介质电致发光设备等。
目前的信息显示市场上真正的参与者主要是TFEL和有机LED (OLED)。
OELD技术的发展时间并不很长,但发展速度较快。
近几年,随着市场对高质量、高可靠性、大信息量显示器件的需求日益增加,OLED技术更是得到了长足的发展,目前已有多种OLED产品投入市场。
1997年,日本Pioneer公司推出配备有绿色点阵OLED的车载音响,并建立了世界上第一条OELD生产线。
1998年,日本NEC、Pioneer公司各自研制出5英寸无源驱动全彩色四分之一显示绘图阵列(QVGA)有机发光显示器。
2000年,Motorola公司推出了有机显示屏手机。
2002年,Toshiba公司推出了17英寸的全彩色显示器。
清华大学与北京维信诺公司共同开发出国内首款多色OLED手机模块。
2003年,台湾奇美电子公司与IBM合作推出加英寸的OELD显示器。
2004年5月,日本精工爱普生公司研制成功的40英寸大屏幕OLED显示器以全彩、超薄、动态影像显示流畅的特点成为OELD显示市场上最大的亮点。
2006年,首尔半导体株式会社的子公司SeoulOptodeviceCo.Lid.以控股方式与美国SensorElectronicTechnology公司共同开发生产的世界唯一的短波长紫外发光二极管(UVEL D)产品已开始量产。
硅基有机红外及可见电致发光摘要:近年来,随着人们对硅基有机材料的研究深入,硅基有机红外及可见电致发光逐渐成为热门研究领域。
本文对硅基有机红外及可见电致发光的研究进展进行了综述。
首先,对硅基有机材料的结构特点进行了概述,介绍了硅基有机材料的制备方法及其在红外及可见电致发光中的应用。
然后,对硅基有机电致发光的机理、量子效率和发光稳定性进行了讨论。
最后,探讨了硅基有机材料在光电子学和生物医学等领域的应用前景。
关键词:硅基有机材料,红外发光,可见发光,电致发光,量子效率,发光稳定性,应用前景一、绪论硅是一种广泛应用于半导体工业中的材料,具有优良的光电性能。
硅的使用范围已经远远超过半导体器件领域,如:硅光电流电池(Si-APD)、硅基光电倍增管、硅基光开关等,硅材料的广泛应用已成为光电子学领域的一个热点。
然而,由于硅材料禁带宽度太窄,不能发出可见光,因此其在光学领域的应用受到了一定的限制。
为了解决这个问题,人们研究了硅基有机材料。
硅基有机材料是一种由硅原子与有机基团构成的复合材料,具有良好的光学性能,其禁带宽度比硅宽,能够发出可见光,因此在光电子学领域有广泛的应用。
二、硅基有机材料的制备硅基有机材料的制备方法主要有两种:有机溶剂法和气相沉积法。
有机溶剂法是将硅烷和有机化合物在有机溶剂中混合,通过控制温度和反应时间来合成硅基有机材料。
气相沉积法是将硅源和有机化合物在一定的温度和压力下反应,通过升温和离子束注入来得到硅基有机材料。
硅基有机材料的制备方法及条件对其性能有很大的影响。
三、硅基有机红外发光硅基有机红外发光主要是通过电致发光实现的。
硅基有机材料的电致发光是由载流子在材料内部运动而产生的。
通过载流子的复合,能量被释放出来,导致电致发光。
硅基有机材料的电致发光光谱主要分布在红外波段,其发光波长范围从800nm到1300nm。
四、硅基有机可见电致发光硅基有机材料的可见电致发光是指发光波长分布在可见光波段的现象。
有机电致发光材料的新进展唐杰(湖南工程学院化学化工学院,湘潭,411101)摘要:介绍了有机电致发光材料的最新进展,对有机电致发光材料进行分类和评述,重点介绍载流子传输材料和发光材料(小分子发光材料,金属配合物发光材料和聚合物发光材料)的国内外研究现状,并对有机电致发光材料的应用前景进行评述。
关键词:有机电致发光;发光材料;有机小分子;金属配合物;聚合物Abstract:The recent progress of organic electroluminescent materials was introduced. Various kinds of organic molecular materials and polymer materials used for organic electroluminescence at present were mainly described. The future application of the materials was described.Key words:organic electroluminescence;luminescent material;small organic molecule;organometallic complex;polymer前言有机电致发光(organic electro-luminescence ),也叫有机发光二极管(organic light-emitting diode),简称为OLED[1],是指有机物在电场作用下,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光能的过程。
该类材料具有低成本、制作简单、驱动电压低、体积小、响应时间短、重量轻、高导电性、良好的成膜性、视角宽、可大面积使用、柔韧性及可塑性好、自身可发光等显著优点,能够满足照明和显示技术高的需求,已经吸引了科学界和商业界的高度关注。
目前国内外对OLED的研究主要集中在发光材料的研究,器件的制作和产品研发上。
在20世纪30年代的时候,人类就开始对有机电致发光材料进行研究了。
最初的是1936年Destriau发现的,他将化合物不集中在聚合物中制备了薄膜。
1963年,Pope、Lohmann、Helfrich和Willams等人都接连研究了稠环芳香族的蒽、萘等化合物,但大都由于诸多因素而使其发展受到限制。
1982年,美国柯达集团的Vincett[2]等人,用真空沉积有机薄膜的这样方法得到有机电致发光材料。
从此,对有机发光材料研究的帷幕拉开了。
1987年,C.W.Tang[2,3]利用超薄薄膜技术,得到了有机电致发光的材料这一进展对有机发光材料研究的影响很大,全世界都迅速并且深入地开展起研究工作。
在1994年召幵的电致发光国际会议上,C.W.Tang报道了双层结构的有机发光材料。
至此,对有机发光材料的研究,幵始逐步从基础性转化到实用性的研究。
从1997至l999年,OLED显示器的惟一市场是在车载显示器上,进入21世纪,产品的应用范围逐渐扩大到手机显示屏。
OLED 在手机上的应用又极大地推动其技术的进一步发展和应用范围的迅速扩大,很多学术机构和一些国际知名的电子化学公司都投入了大量的人力物力研究OLED,包括欧洲的Philips、Simmens,日本的住友,美国的DuPont、IBM、UNIAX 等。
2001 年,日本Sony公司展示了13英寸的全彩OLED显示器样机。
2004 -2005年,Epson和Samsung也相继宣布完成了40英寸AM-OLED 面板原型的开发。
2007 年的CES会议上日本Sony 公司展示了11英寸、3mm厚度的超薄OLED电视机。
2012年,三星在美国CES上正式发布55英寸的OLED电视,预示大尺寸OLED显示即将进入电视市场。
1 OLED发光材料1.1 电极材料及修饰材料阳极必须选择高功函的材料以便于空穴注入到发光层中间,一般采用氧化铟锡(ITO)薄膜做导电阳极。
因为ITO有易制备、透明性好、电阻低等优点。
对于小分子有机EL器件,通常采用真空蒸镀法依次将有机薄膜成型在ITO玻璃上大分子聚合物EL器件因其熔点高不易升华,一般不采用真空蒸镀法,通常做法是将聚合物溶解在有机溶剂如甲苯或氯仿后经浸涂或旋涂成膜[ 4]。
在有机电致发光器件中,由于空穴的传输速率远大于电子的传输速率,这样会影响空穴和电子复合形成激子的比例。
所以要在ITO 电极与空穴传输层之间加入空穴注入缓冲层来降低界面的势垒。
空穴缓冲层也可以阻挡和减少空穴的注入,提高电子和空穴形成激子的比例,从而提高器件的效率。
阴极须选用功函低的材料以便于电子可以在较低电压下注入到发光层中间,通常采用Al、Mg、Ag 、Ca、Au 等金属或合金。
由于水汽和氧会使这些金属发生水解或氧化而失效,引起器件中载流子注入不平衡。
人们使用了效果很好的方法以提高器件电子注入能力,如用LiF、MgF2与Al 组成合金做阴极材料; 或在有机层和铝阴极之间放上CaO 或LiF[5] 等薄膜隔离层; 以及将活性金属如Li、Sr、Sm 等掺杂到电子传输层中,再浸入到溶液中共同使用的方法等。
1.2 载流子传输材料1.2.1 空穴传输材料空穴传输材料应具备的特点[ 6] : 成膜性好,空穴传输能力强,玻璃化转变温度( Tg) 高和强的给电子特性。
多芳基胺、丁二烯类、咔唑类、吡唑类等富电子类型的化合物都是很好的小分子空穴传输材料。
芳香胺类衍生物引起了研究者的广泛关注,原因在于这类化合物芳香环结构易于调整,空穴活度大且具有良好的空穴传输能力。
合成与设计新型空穴传输材料时,材料空穴传输能力和稳定性都是要考虑的关键问题。
许多学者将研究方向转到具有较高Tg、稳定性好、易加工并易于进行各种化学修饰的聚合物中,如聚乙烯咔唑类( PVK)和聚噻吩( TPH )及其衍生物类。
现在PVK 化合物已被广泛应用于各类有机电致发光器件的装配中。
另一种空穴传输材料是将聚噻吩环插入到N,N.—二苯基- N,N.—二( 间甲苯基) 联苯胺( T PD) 的结构中,得到的化合物氧化电位并不随共轭程度增大而变化,并且该类化合物结构的显著变化会导致它们的吸收和发射谱带有明显的位移,这表明共轭程度增大能使分子的电子亲和能力提高。
另外,星形三芳胺类化合物如: m-MTDATA [ 4,4’,4’—三( 3- 甲苯基苯胺) 三苯胺) ] [7]是良好的C3 对称空穴传输材料。
它的Tg 是75℃,储藏10 年都没有结晶的现象。
1.2.2 电子传输材料电子传输材料通常而言都是具有大的共轭平面的芳香族化合物,具有较高的电子迁移率、较大的电离能、大的禁带宽度、成膜性和化学稳定性好,不易结晶。
有代表性的电子传输材料包括小分子的噁二唑类[8]、蒽唑类和聚合物的全氟代亚苯基低聚物、CN- PPV 及其衍生物。
Aminaka 等曾用不同方法对具有双苯烯基蒽结构的化合物,特别是在对带有吸电子基化合物的电子行为进行研究时发现,它们具有比8-羟基喹啉铝(Alq3)更高的电子亲和力。
寡聚噻吩材料的载流子迁移率很高,是一类有应用前景的有机材料,在噻吩环上引入氟等吸电子基团[ 9],可以提高材料的电子传输性能,改善器件的稳定性。
1.3 发光材料1.3.1 小分子发光材料小分子发光材料有更高的电致发光效率和更好的载流子传输性能,其耐久性、亮度及颜色方面的控制较好。
如8-羟基喹啉类,Schiff 碱类和稀土配合物等。
( 1) 8-羟基喹啉类: Alq3是Kodak公司最早提出的用于发光层的有机配合物材料,是当前研究最多的有机金属配合物发光材料,Alq3是二齿配位的鳌合物,具有稳定的五元环结构,玻璃化温度高、电子传输能力强,可用真空蒸镀法制备薄膜,也是目前最有效的绿光材料。
对8- 羟基喹啉类配体不同位置进行化学修饰,可以得到一系列金属配合物。
( 2) Schiff 碱类: Schiff 碱类化合物研究最多的是锌甲亚胺配合物。
有1B 1 和1 B2 型,该类配合物满足了电荷平衡和配合数饱和两个必要条件,具有较高的熔点,可得到很纯的荧光固体,有利于提高器件的稳定性。
Sanyo 公司在研究掺杂发光方面比较成功并拥有专利产品: 分子内连接的双( Salen) 2 Zn等。
此外还报道了Almq3、Gaq3 等有机金属配合物类材料。
这类8-羟基喹啉类金属螯合物既是很好的小分子发光材料,也是极好的电子传输材料。
( 3) 稀土类: 稀土材料具有发光谱带窄且发光亮度高等特点,对高色纯的显示器件极其有利。
大多数稀土配合物属于中心离子发光型配合物,目前研究最多的是发绿光的铽配合物和发红光的铕配合物。
尽管稀土配合物的电致发光器件在性能上还远远不及其它的有机配合物,但稀土配合物将成为有机电致发光材料的研究热点之一,而且我国稀土资源极其丰富,应该在此领域大力开发并筛选出有自主知识产权用于显示器件的稀土金属有机材料。
( 4) 磷光金属配合物: 由于其单线态和三线态激发态在光发射上的有效利用,近来引起广泛关注。
其中铱的配合物因其短寿命和高的量子效率被认为是最恰当的磷光材料[ 10]。
我国科研人员在磷光金属配合物合成和研究方面作了大量富有成效的工作,研究了喹啉类和咔唑类配体与铱形成的配合物。
喹啉类与铱可以形成发不同光如红光、绿光和蓝光的配合物,如( PPQ) 2 Ir 峰值波长在613nm,最高发光亮度可达9480cd/ m2 ;( NAPQ) 2 Ir 峰值波长在642nm,最高发光亮度达到1120cd/m2; ( FPPQ) 2Ir 峰值波长在592nm,最高发光亮度可达9720cd/ m2; ( TPAPQ) 2 Ir 峰值波长在616nm,最高发光亮度可达7700cd/ m2。
另外,穴传输能力强的咔唑类与铱( Ⅲ) 形成的金属配合物是高效绿色磷光材料[11],且具有液态可加工性等特点,是极好的有机电致发光材料。
如图2 中的G1 峰值发射波长在529nm 处,外量子率( EQE) 是6.8%,最高发光亮度可达6570cd/ m2 ; G2 峰值发射波长在531nm 处,外量子率是10.3%,最高发光亮度达到7840cd/ m2。
G1 和G2 都可以形成非掺杂,高品质旋转涂层。
另外,中科院还报道了一种基于2,5-二( 4,-乙基苯基) 吡啶配体的铱( Ⅲ) 配合物,是高效的绿光磷光材料,其峰值发射波长在548nm 处,最大亮度为10800cd/m2。
用于有机电致发光器件,使器件的电流饱和特性得到进一步改善。
1.3.2 聚合物发光材料( PLED)聚合物具有挠曲性,易加工成型且不易结晶。
聚合物材料通常有易成膜及实现大面积显示等优点。