第二章 有机电致发光的基本原理
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电致发光原理电致发光(Electroluminescence,简称EL)是一种通过施加电场使特定材料发出光的物理现象。
这一原理被广泛应用于各种发光器件,如有机发光二极管(OLED)、有机电激发发光(OEL)和柔性显示器等。
本文将对电致发光的原理进行详细介绍,以便读者更好地理解这一现象。
电致发光的原理可以简单地概括为,当电流通过特定的发光材料时,电子和空穴会在材料内部重新组合,释放出能量并激发光子的发射。
这一过程涉及到材料的能带结构和电子激发态的转变,下面将对这些方面进行详细阐述。
首先,我们来看材料的能带结构。
在晶体中,原子的价电子会形成能带,其中价带是填满电子的能级,而导带是电子可以自由移动的能级。
在电致发光材料中,通常存在着能隙,即导带和价带之间的能量差。
当电流通过材料时,电子会从价带跃迁至导带,形成电子空穴对。
这些电子空穴对会在材料内部扩散,最终导致电子和空穴在特定区域重新结合,释放出能量。
其次,电子激发态的转变也是电致发光的关键。
在电流的作用下,电子会被激发至高能级态,这些激发态的电子在重新组合时会释放出光子。
这些光子的能量与电子跃迁的能级差有关,因此可以通过控制材料的能带结构和电子激发态的能级来实现特定波长的发光。
除了以上提到的基本原理,电致发光还涉及到材料的选择、电流的控制和发光器件的结构设计等方面。
不同的发光材料具有不同的能带结构和发光特性,因此在实际应用中需要根据具体的要求选择合适的材料。
此外,通过控制电流的大小和频率,可以调节发光器件的亮度和稳定性。
同时,发光器件的结构设计也对电致发光的效率和性能起着重要作用。
总的来说,电致发光原理是一种基于材料电子结构和激发态转变的物理现象,通过合理选择材料、控制电流和优化器件结构,可以实现高效、稳定的发光效果。
随着科学技术的不断发展,电致发光在照明、显示和光电器件等领域的应用前景将更加广阔。
希望本文能够帮助读者更好地理解电致发光的原理和应用,促进相关领域的研究和发展。
电致发光的原理电致发光(Electroluminescence,简称EL)是一种通过电场激发材料来发光的现象,它是一种重要的发光原理,被广泛应用于发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)等光电器件中。
电致发光的原理是通过外加电压使材料内部的电子和空穴复合而产生光辐射,下面我们就来详细了解一下电致发光的原理。
首先,我们需要了解的是电子和空穴的概念。
在半导体材料中,电子和空穴是载流子的两种形式。
当半导体材料被激发时,电子会跃迁到导带中,留下一个空穴,这个空穴可以被看作是一个正电荷。
当电子和空穴再次结合时,就会产生能量释放,这种能量释放就是光辐射。
其次,电致发光的原理与材料的能隙密切相关。
能隙是指固体中价带和导带之间的能量差,当电子从价带跃迁到导带时,就需要克服这个能隙。
在电致发光的材料中,能隙的大小决定了电子和空穴复合时释放的光的波长。
通常情况下,能隙越小的材料释放的光的波长越长,能隙越大的材料释放的光的波长越短。
另外,电致发光的原理还与材料的内部结构有关。
在一些特殊的材料中,当外加电压作用于材料时,会在材料内部形成电子和空穴的复合区域,这个复合区域就是发光的源头。
通过合理设计材料的内部结构,可以实现高效的电致发光效果。
此外,电致发光的原理还与外加电压的大小和频率有关。
在实际的电致发光器件中,外加电压的大小和频率会直接影响电子和空穴的复合速率,从而影响发光的亮度和稳定性。
因此,合理控制外加电压是实现稳定、高效电致发光的关键。
总的来说,电致发光的原理是通过外加电压激发半导体材料内部的电子和空穴复合而产生光辐射。
这一原理已被广泛应用于LED、OLED等光电器件中,为人们的生活和工作带来了诸多便利。
随着材料科学和电子技术的不断发展,相信电致发光技术将会有更广阔的应用前景。
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。
有机发光原理
有机发光原理是指有机材料在外界电场或光场的作用下产生发光现象的物理过程。
有机发光是一种电致发光(Electroluminescence)现象,它利用有机材料的特性,在外
界电压的激励下,通过电子和空穴的复合过程,发射出可见光。
有机发光的关键是有机发光材料。
一般来说,有机发光材料是一种以碳为主要成分的有机化合物,其分子具有特殊的结构和能级分布。
在有机发光材料中,通常包含一个共轭结构的电子传输区域和一个空穴传输区域。
这两个区域之间存在能级差,当施加电场时,电子和空穴可以在这两个区域之间移动。
在有机发光过程中,首先需要施加电压。
当电场作用于有机发光材料时,电子从低能级跃迁到高能级的传输区域,而空穴从高能级跃迁到低能级的传输区域。
由于电子和空穴的相遇,会发生电子和空穴的复合过程,能量的释放形成了光子,即光的发射。
有机发光原理的核心是通道能级的调控。
通过设计有机发光材料的分子结构,可以调整能级差和传输区域的能带结构。
这种调控能够控制光的颜色和效率,从而实现不同颜色的有机发光材料的制备。
有机发光具有许多优点,比如制备工艺简单、成本较低、发光效率较高、柔性性能好等,因此在显示技术、照明、光电子学等领域有广泛的应用前景。
尽管有机发光在某些方面还存在一些挑战,如光稳定性和长期稳定性等问题,但随着技术的不断
发展和进步,相信有机发光技术将会得到更加广泛的应用和推广。
电致发光的原理和应用一、电致发光的基本原理电致发光是指通过施加电压或电场,将电能转化为光能的一种现象。
其基本原理是当某些材料在被电压激发后,能够产生电子与空穴的复合,从而释放出光子。
电致发光的原理可以由以下几个方面来解释:1.能级跃迁:当材料中出现能级跃迁时,光子将被激发并发射出来。
这种跃迁可以是由于电子与空穴复合或电子在能带间跃迁引起的。
例如,半导体材料中的电子通过与空穴复合的方式释放出光子。
2.发射激活:某些材料只有在被激活后才能发光。
电场激活和电压激活是电致发光的两种常见激活方式。
在电场激活中,施加电场使得材料中的电子被激发,从而产生发光。
而在电压激活中,施加电压会改变材料的能带结构,使电子跃迁释放出光子。
3.能量转换:电场或电压施加在特定材料上,将电能转化为光能。
这种能量转换过程可以通过电子行为、能带结构变化及电子与空穴复合来解释。
二、电致发光的应用电致发光技术广泛应用于各个领域,以下是一些常见的应用:1. 电子显示器电致发光技术是现代平面显示器的关键技术之一。
例如,液晶显示器背光模块中使用的LED背光源,以及有机发光二极管(OLED)显示屏都是基于电致发光原理。
这些显示器具有高亮度、广色域和低功耗等特点,被广泛应用于电视、手机、电脑等消费电子产品。
2. 照明LED照明是电致发光技术的重要应用之一。
由于LED具有高效率、长寿命和低功耗等特点,被广泛应用于室内外照明。
LED灯泡、灯管、路灯等产品在照明领域有着广泛应用,并逐渐取代传统的白炽灯和荧光灯。
3. 汽车照明电致发光技术在汽车照明领域也有广泛应用。
例如,LED大灯在汽车前照灯和尾灯中被广泛采用,其高亮度和耐用性使得驾驶者在夜间或恶劣天气条件下获得更好的视觉效果。
此外,车内阅读灯、仪表盘背光灯等也都基于电致发光技术。
4. 光电器件电致发光技术在光电器件中应用广泛。
例如,激光二极管(LD)和近红外二极管(NIR)等器件在通信、医疗、工业和科学研究等领域发挥着重要作用。
摘要OLED 具有全固态、主动发光、高对比度、超薄、低功耗、无视角限制、响应速度快、低电压直流驱动、工作温度范围宽、易于实现柔性显示和3D 显示等诸多优点,将成为未来20 年最具“钱景”的新型显示技术。
同时,由于OLED 具有可大面积成膜、功耗低以及其它优良特性,因此还是一种理想的平面光源,在未来的节能环保型照明领域也具有广泛的应用前景。
本文将系统介绍OLED的发展背景、发展史、制备及应用,介绍了有机电致发光器件(OLED) 的结构和发光机理。
典型的传统OLED是生长在透明的阳极例如ITO玻璃上的,发射出来的光是由最底层衬底透出,这使得它与其他电子元件如硅基显示驱动器的集成变得非常复杂。
因此,理想的做法是研发一种OLED,其光的发射由器件顶部的透明电极透出。
重点介绍一种具有阴极作为底层接触层,阳极ITO薄膜作为顶部电极的表面发射型或者说有机“反转”的LED(OILED)。
介绍了该器件的制备工艺,对该OILED的I一V特性及EL谱进行了测试,发现与传统的OLED相类似,而工作电压有所升高,效率一定程度上降低。
为了进一步改善器件性能,我们对器件增加了保护层(PL),研究了PL对OILED器件性能的影响。
最后概述了器件的技术进展和应用前景, 并展望了未来OLED 发展的方向。
关键词:有机电致发光器件,有机反转电致发光器件,发光机理,保护层(PL),阳极ITO 薄膜AbstractOLED has a solid state, self-luminous, high contrast, ultra-thin, low power consumption, viewing angle, fast response, low-voltage DC drive, the operating temperature range, easy to implement many of the advantages of flexible displays and 3D displays future20 years of the most "money scene" of the newdisplay because OLED has a large-area film, low power consumption, and other fine features, so an ideal plane light source, also has broad application prospects in the future of energy saving lighting in the area. In this paper, the systematic introduction of OLED development background, history of the development, preparation and application, the structure of the organic electroluminescent devices (OLED) and the luminescence mechanism.Typical traditional OLED is growth in transparent anode ITO glass, for example, the light is emitted by bottom gives fully substrate, this makes it and other electronic components such as that the integration of the silica based drive become very complex. Therefore, the ideal way is developing a OLED, its light emission from the top of the device gives fully transparent electrodes. Focuses on a cathode as the bottom contact layer, the anode of ITO films as the top electrode surface emission or organic LED of the "reverse" (OILED). Of the device preparation process, the OILED I-V characteristics and EL spectra of the test, found that similar to the conventional OLED, the working voltage was increased efficiency to a certain extent on the lower. To further improve the device performance of the device to increase the protective layer (PL), PL OILED device performance. Finally an overview of the technical progress and prospects of the device, and looked to the future OLED, the direction of development.Keywords:Organic Electroluminescent Devices,Organic reverse electroluminescent devices, Luminescence mechanism,Protective layer (PL), the anode of ITO films.目录摘要 (I)Abstract........................................................... I I 目录.............................................................. I II 1.绪论.. (1)1.1课题背景 (1)1.2 OLED技术的发展概况 (2)1.2.1 全球OLED发展史 (4)1.2.2 中国OLED发展状况 (5)1.2.3 OLED的应用 (6)1.2.3 OLED的制备 (6)2.有机电致发光器件 (8)2.1 引言 (8)2.2 有机电致发光器件 (8)2.3 有机电致发光器件的结构 (9)2.4 OLED发光机理 (10)2.5 我国发展OLED产业存在的问题及发展趋势 (13)2.5.1 存在的问题 (13)2.5.2 发展趋势 (14)2.6 结论及建议 (14)3.有机反转电致发光器件 (16)3.1 引言 (16)3.2 器件制备工艺 (17)3.2.1 基片的清洗及表面处理 (17)3.2.2 阴极的蒸镀 (17)3.2.3 有机层的成膜 (18)3.2.4 阳极的溅射 (18)/ PVK:TPD/PTCDA/ITO结构的有机反转电致发光器件的研究3.3 Si/Al/Alq3 (19)3.3.1 OILED的I一V特性及亮度测试 (19)3.4 保护层(PL)对器件性能的影响 (26)3.4.1 PL厚度对器件j一V特性的影响 (26)的影响 (28)3.4.2 PL对器件的最大驱动电流Im ax的影响 (28)3.4.3 PL对器件外量子效率qe3.4.4 PL对EL发射谱的影响 (29)3.4.5 顶电极(阳极)面积对载流子注入效率的影响 (30)3.4.6 PL层对器件最表面状态的影响 (31)4.OLED与OILED的特性及存在的问题 (32)4.1 与目前占主流地位的CRT及LCD技术相比,OLED与OILED具有以下更多的优点: (32)4.2 与OLED相比OILED的不同 (34)4.3 OLED与OILED 急待解决的问题和未来发展趋势 (34)结论 (37)5.致谢 (38)6.参考文献: (39)1.绪论1.1课题背景信息显示是信息产业的核心技术之一, 而信息显示技术及显示器件多种多样, 到目前为止,有四种发光物理机制完全不同的固态场致发光形式。
第二章 有机电致发光的基本原理2.1 有机电致发光器件的发光机理有机电致发光材料均为共轭有机分子,依据休克尔分子轨道理论(HMO ),并结合半导体理论中的能带理论,可将有机共轭分子中的最高分子占有轨道HOMO 类比为能带理论中的价带顶,最低空轨道LUMO 为导带底,这样就可以用半导体理论模型对有机电致发光进行理论研究。
有机电致发光和无机电致发光相似,属于载流子双注入型发光器件,所以又称为有机发光二极管,其发光机理一般认为是:在外界电压驱动下,从阴极注入的电子与从阳极注入的空穴在有机层中形成激子,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,当受激分子从基态回到基态时辐射跃迁而产生发光。
具体发光过程可分以下几个阶段:(1) 载流子的注入:在外加电场的条件下,空穴和电子分别从阳极和阴极向夹在电极之间的有机功能薄膜层注入,即空穴向空穴传输层的HOMO 能级(相当于半导体的价带)注入,而电子向电子传输层LUMO 能级(相当于半导体的导带)注入。
电子的注入机理比较复杂,可分为电场增强热电子发射;场致发射,其过程是在强电场作用下,电子通过势垒从金属至半导体的量子力学隧穿。
在低温时,大多数电子是在金属的费米能级上隧穿势垒的,这形成场致发射(F 发射),在中等温度时,大多数电子是在能级Em (高于金属的费米能级)上隧穿势垒的,这形成所谓的热电子场致发射或热助场致发射(T-F 发射),在极高温度时,主要贡献是热电子发射;隧穿发射,如果绝缘体足够薄或者含有大量的缺陷,或者两者兼有,则电子可直接从电极注入到有机层。
(2) 载流子的迁移:载流子在有机分子薄膜中的迁移被认为是跳跃运动和隧穿运动[9,10],并认为这两种运动是在能带中进行的。
当载流子一旦从两极注入到有机分子中,有机分子就处在离子基(A +、A -)状态,(见下图)并与相邻的分子通过传递的方式向对面电极运动。
此种跳跃运动是靠电子云的重叠来实现的,从化学的角度来说,就是相邻的分子通过氧化-还原方式使载流子运动。
而对于多层有机结构来讲,在层与层之间的注入过程被认为是隧道效应使载流子跨越一定势垒而进入复合区的。
图2.1 载流子迁移和激子A *形成示意图Fig.2.1 Sketch of the carrier mobility and the formation of exciton A*●● ● ● ● ● ● 电子转移 A + A - A * ALUMO HOMO(3) 激子的形成:电子和空穴从电极注入有机层中后,通过载流子迁移,电子和空穴在静电的作用下束缚在一起而形成激子(exciton),相对于一个自由电子和一个自由空穴,激子的激发能要小于有机材料的带隙高度E g。
形成的激子根据激发电子的自旋状态可分为单线态激子和三线态激子。
(4) 激子的迁移:激子的最重要的性质之一是在不涉及净电荷迁移时能运输能量。
通常,存在着三种不同的激子运输能量的基本机理。
电磁波包运输,能量通过极化激元输运,它是光子和激子构成的一种紧密的混合物,当一个光子将一个激发量子贡献给电磁通量时,它就作为一个波包在晶体内传播。
跳跃运输,如果激子是自陷的,它可以沿着分子的一个链跳到完整晶格的其他位置,直到它落入一个陷阱中为止,就像在敏化发光中那样。
长程共振转移运输,这个转移过程建立在偶极子-偶极子耦合基础之上。
激子在电场作用下迁移,将能量传递给发光分子,使其受到激发从基态跃迁到激发态。
(5) 激子辐射跃迁发光:当发光材料分子中的激子由激发态以辐射跃迁的方式回到基态时,就可以观察到电致发光现象,而发射光的颜色由激发态到基态的能级差决定。
2.2 有机电致发光材料和器件结构2.2.1有机电致发光的发光材料.一.有机电致发光器件的材料1. 阳极材料为了提高空穴的注入效率,要求阳极的功函数尽可能高。
有机EL器件还要求必须有一侧的电极是透明的,所以阳极一般采用高功函数的金属(如Au)、透明导电聚合物(如聚苯胺)和铟锡氧化物 [11]( Indium Tin Oxide,ITO)导电玻璃。
聚合物做阳极,可以避免ITO玻璃不能弯曲的特点而制作成柔性的聚合物EL器件。
这种阳极的制作方法包括在聚酯ITO膜上浇注一层1.5nm的聚苯胺膜作为空穴注入电极或采用掺杂式导电聚苯胺作阳极。
此外还有用掺杂硅作阳极制备有机电致发光器件,为OLED与硅基集成电路的集成化提供了可能。
对ITO表面进行修饰可以很大程度地提高空穴的注入,ITO/CuOx,ITO/NiO,ITO/Pt等双层阳极的使用大大地提高了器件的亮度。
2. 阴极材料为了提高电子的注入效率,阴极需采用低功函数材料以便电子在较低的电压下注入,材料主要是各种金属和合金。
钙是目前所用的功函数最低的材料(2.9eV),但是其在空气中极不稳定,能与氧气、水发生反应而被腐蚀,从而导致电子注入效率下降,影响器件的发光效率,所以适当的阴极材料应当在空气中有很好的稳定性。
铝被认为是较稳定的材料,但其功函数较高(4.3eV),所以人们常采用合金作阴极,如镁银合金(3.7eV)、镁铟合金和锂铝合金(2.9eV),也有采用层状电极如LiF/Al,NaCl/Al等来提高电子的注入效率。
3. 电子传输材料电子传输材料要有好的电子传输性能,也要有好的成膜性和稳定性。
这类材料都具有强的电子接受能力,电子亲和能比较高,同时又具有高的电子迁移率,这样有利于电子的注入和传输。
Alq就是典型的电子传输材料。
34. 空穴传输材料空穴传输材料一般具有强的给电子特性,都具有比较低的离化能,如芳香二胺类,芳香三胺类和聚硅烷类。
这些化合物一般都含有带孤电子对的氮原子或硫原子,目前一般都用芳香叔胺作为空穴传输材料。
以TPD为代表,它的空穴迁移率达到了10-3cm2/V﹒sec,但是TPD 的玻璃化转变温度(Tg=65℃)比较低,热稳定性较差,直接影响着器件的寿命。
5. 发光材料作为有机电致发光器件的发光材料主要是荧光色素,需要满足下列条件[12,13]:(1)固态具有较高的荧光量子效率,并且荧光光谱主要分布在400~700nm的可见光区域内;(2)具有良好的半导体特性,即具有良好的电导特性,或传导电子,或传导空穴,或既传导电子又传导空穴;(3)具有合适的熔点(200℃~400℃),且具有良好的成膜特性,即易于蒸发成膜,在很薄(几十纳米)的情况下能形成均匀、致密、无针孔的薄膜;(4)在薄膜状态下,具有良好的稳定性,即不易产生重结晶,不与传输层材料形成电荷转移络合物或聚焦激发态。
目前有机电致发光材料常见的主要分三类,即小分子材料和聚合物材料以及金属络合物,金属络合物也和有机小分子一样,大都通过蒸镀法成膜,但由于有些因熔点过低,在热蒸发时易分解,故只能将它们掺杂到高分子基质中旋涂成膜,但掺杂常导致相分离.所以我们暂不加以讨论,只接前两者的各项性能做一下比较(见表2.1)。
表2.1 小分子和聚合物有机电致发光材料的性能比较Table.2.1 Performance comparison between small molecule and polymer OLED materials有机小分子材料可以利用真空沉积技术较准确地控制多层器件各层的厚度,有利于提高器件的发光效率,简化制作程序。
这类材料的缺点是容易结晶,影响了器件的稳定性,可通过提高发光分子的分子量来提高材料的热稳定性;使发光分子具有一定的非平面性容易获得稳定的非晶态膜,进而可得到稳定的器件。
聚合物发光材料的最大优点是可以采取旋涂的方法制备器件,制备工艺更加简单,成本低廉,便于实现大规模的产业化生产,不足之处在于材料的提纯比较困难。
聚合物的分子结构易于进行化学修饰,可以引入各种功能基团,从而改变聚合物的发光性质、稳定性和成膜性。
在聚合物分子中引入刚性基团能够使聚合物的Tg提高,相反引入柔性基团会使聚合物的Tg降低,但是柔性基团能够使聚合物的溶解性增加,有利于加工。
通过调节聚合物的共轭长度可以调节发光波长,分子的共轭长度增加,发光波长红移,反之蓝移。
同时聚合物与小分子相比膜的热稳定性和保存稳定性要有很大改善,与基板的结合性好,机械加工性能好,可制成大面积薄膜,易于实现大面积显示,也可以制成柔性器件。
现在常用来研究的聚合物发光材料多集中在四类体系上,即聚苯撑乙烯(PPV),聚噻吩(PTh),聚对苯撑(PPP)以及聚芴(PF)。
从上述的两种发光材料的性能对比看,小分子和聚合物发光材料各有所长,而对于OLED 的研发大多是遵循各取所需,扬长避短的规律。
2.2.2有机电致发光器件的结构有机电致发光器件的基本结构属于夹层式结构,即发光层被两侧电极像三明治一样夹在中间,施加一定的直流电压后从透明衬底一侧可获得面发光。
由于有机电致发光器件制膜温度较低,一般使用的阳极材料多为氧化铟-氧化锡玻璃电极(ITO)。
在ITO上再用真空蒸镀法、旋甩涂层法或其它气相沉积的办法制备单层或多层有机薄膜,膜上面是金属背电极。
依据有机薄膜的功能,器件结构可以分为以下几类:1. 单层器件结构在器件的阳极和阴极之间制作由一种或数种物质组成的单一发光层,此种结构器件制作方便,具有较好的二极管整流特性,在聚合物器件中较为常见。
聚合物分子量大,可通过旋涂方式成膜。
聚合物的长分子链结构保证了聚合物薄膜的平整性、均匀性,而且可以同时引入空穴基团、发光基团和电子基团,因此单层聚合物器件也可以有较好的性能,但制备双层聚合物薄膜较为困难。
图2.2. 单层有机电致发光器件的结构图。
Fig. 2.2. Configuration of the single-layered structure OLED.a)b)图2.3. 双层有机电致发光器件的结构图。
a)DL-A型。
b)DL-B型。
Fig. 2.3. Configuration of the double-layered structure OLED.a) Model DL-A. b) Model DL-B.2. 双层器件结构由于大多数有机电致发光材料是单极性的,或具有电子传输特性或孔穴传输特性,而同时具有相等的电子和孔穴传输特性的有机材料非常少。
这种单极性有机材料如果作为单层器件的发光材料时会引起注入到发光层中的电子与空穴复合区自然地靠近阳极或阴极,当复合区越靠近某一电极就越容易被该电极所淬灭而导致器件的发光效率降低。
Kodak公司首先提出了将双层有机膜结构应用于玻璃衬底OLED,他们的器件结构也叫DL-A型双层结构器件(如图2.3. a)所示)。
它的主要特点是发光层材料具有电子传输特性,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。