电致发光高分子材料的研究前沿与进展
有机电致发光材料经过了几十年的发展,已经取得了长足进展。材料的亮度、稳定性以及发光效率都得到了很大的提高,一些基色材料已经达到或者接近商业化开发的程度,并已
经有一些小尺寸的器件投放到了市场。但是蓝光材料仍没有达到真正可商业化开发应用的地步,这在一定程度上成了制约有机柔性平板显示技术发展的瓶颈之一,归结起来这很大程度
上跟有机电致发光理论的不成熟有关。现行的有机电致发光理论很大程度还是借鉴经典无机半导体物理理论而发展起来的,对现有有机电致发光研究中不断涌现的一些问题,只能是就
事论事地进行经验解释,不能像经典半导体物理那样可以有很好的规律性理论来直接指导和规范具体研究,给人以“摸着石头过河”的感觉有机电致发光材料研究中的一些比较突出问题主要体现在以下方面。首先,对电极功函的准确测定,对电极功函与材料的LUMO 和HOMO 能级之间的匹配而形成的势垒在具体器件性能中所扮演角色的定位,以及一些共聚物材料的LUMO 和HOMO 能量的确定等问题目前还没有一个圆满解决方案。其次,由量子化学原理,有机半导体材料电致发光效率一般是光致发光效率的25 % ,但是已经有报道称有器件的电致发光效率可达到10 % ,而这样高的电致发光效率是现有很不完善的器件工艺所不可能达到的,这
也是对传统半导体理论的巨大挑战。就寡聚物而言,由于共轭长度有限的缘故,电子空穴对复合产生的激子由三线态激发态返回到基态的速度较快,所以该类材料的发光效率严格符合量子自旋规律。而对具有较长共轭长度的高分子材料而言,如果电子空穴对复合产生的激子由三线态激发态返回到基态的速度较慢,则三线态激发态可以有足够的时间通过系间窜跃而变成单线态激发态。后者如果以很快的速度返回基态,就可以实现对高分子材料发光效率的大幅度提高。虽然有人用热激发与计算机模拟计算的方法得到了高分子材料在光激发下产生的三线态与单线态之间的能隙大约在3 —6meV之间,并且发现该能隙跟高分子材料的凝聚态结
构有很大关系,但是真正意义上实现聚合物材料以100 %的量子效率发光目前还没有实现[48 ] 。最后,传统整流器是基于电压而设计的,而要真正实现机柔性大屏幕平板显示,开发基于电流
的整流器也必须提到研究日程上来,相信这方面的研究开发只是一个时间的问题,不久就会
有重大突破。就芴类有机电致发光材料而言,今后的研究重点仍集中在提高材料发光的饱和色纯度、色稳定性、发光效率、材料对载流子的传输能力以及降低材料驱动电压和延长器件寿命等方面;从方法而言,相信芴类材料结构所赋予的可修饰性与有机金属配合物、纳米技术和支化聚合物以及灵活多变的聚合技术等方法的完美结合,必将会催生出新的性能更佳的芴类有机电致发光材料。聚合物电致发光材料作为1种新兴的功能材料，在短短的10几年里已取得了许多令人瞩目的进展，这无疑将对传统的显示材料构成强有力的竞争和挑战。它不仅具有重要的理论价值，而且具有极为广阔的应用前景。目前聚合物薄膜电致发光器件发展十分迅速，该领域的进展已足以使人们对其未来的发展充满信心。聚合物电致发光材料具有众多的优越性能，因此发展迅速，但在实用化的道路上还面临许多问题。主要有：发光机理还未完全弄清楚；发光亮度、发光效率较低；器件的稳定性差、寿命短等。现在还不能用简便的合成方法获得结构确定、成膜质量好、厚度均匀的高纯度聚合物。因此，必须弄清发光机理，同时优化各项性能指标。在今后的工作中，科研工作者的努力应该不仅集中在合成稳定性好、具有良好电荷转移能力的耐久分子和聚合物材料上，还应继续开发新类型的聚合物电致发光材料。让它为人们的生产和生活增添新的色彩
有机荧光材料可以用作荧光增白剂、荧光染料、荧光颜料、荧光试剂、激光染料，可用于荧光分析、跟踪检测、交通标志、核技术中的闪烁体、太阳能转换技术中的荧光集光器等。在工业、农业、医学、国防等领域都有广泛应用。有机电致发光(EL)器件具有低压、直流驱
动、高效率以及容易实现全色大面积显示、成本低等特点。与液晶显示相比，后者不发光，需要背照明，因而视角很小；高分子发光材料自身发光．视角不受限制。利用高分子发光材料制成的电视、移动电话、摄像机的样品已经问世_2 。
有机发光材料涉及化学、物理、材料、电子学等众多学科的研究领域，由于具有多色性及更宽的材料选择范围而使其发展迅速，也使得材料与器件的联系更加密切。在应用方面，高分子聚合物虽然没有传统的小分子荧光材料应用广泛，但这一领域中新的发现已表明其潜在的应用价值及市场竞争力。例如，利用有机配体对紫外光的高吸收率及稀土的高发光效率，把稀土有机配合物分散到高分子薄膜中，研制出的荧光转换发光功能农用高分子材料已获得了农田增产达15 的效果 ]。所以，随着对有机发光材料发光机制、分子结构与发光性能定量关系理论的进一步完善，性能优良的材料将会不断出现，也将很快占领高科技市场并进入人们的生活。从稀土高分子配合物发光材料合成研究的进程来看，国外
的工作起步较早，20世纪80年代初就出现了较多的相关报道。进入90年代后，我国研究者的成果已走在世界前列，尤其是近期国内出现了将发光稀土高分子配合物应用于有机电致发光的报道，在国外文献中，尚未见到类似的工作。相信随着光致发光，特别是电致发光研究的不断深入，开发新型稀土高分子配合物发光材料，将成为国际上研究课题的一个热点。因此，作者认为今后我国有机高分子发光材料的主要研究将按以下2个基本方向进行。(1)寻找各种发色基团，将其引入共轭高聚物(如PPV)的侧链中，并控制共轭链的长度，合成可以发出从蓝到红范围的各种光的高分子材料；(2)有效利用我国丰富的稀土资源，选择合适的稀土元素及其相应的配体，配以合适的制备方法合成发光强度高、成膜性能
好、加工容易的稀土高分子发光材料。
