有机电致发光材料及器件导论.doc

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)。
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。
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。
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
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。
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。
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
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—蒸发沉积有机薄膜和阴极—取出器件并封装—测试表征
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)。共聚物发光器件主要是通过涂璇的方法制备的,涂璇过程中要精确的控制加速,转速。但涂璇浪费材料且不能全彩显示,而喷墨打印则弥补此缺点。
在OLED贮存和工作器件受到化学反应的影响,所以要选择阻隔性好的封装材料。有刚性封装材料(玻璃和聚合物,玻璃可形成密闭空腔,聚合物可满足显示器大屏化);柔性封装材料(玻璃和聚合物);边缘缝隙封装材料(紫外固化得聚合物黏结剂)
有机电致发光器件封装材料的高阻隔性可通过在聚合物薄膜上沉积小分子图层形成复合薄膜获得,多层复合薄膜可使粗糙的器件表面光滑化,保证无机层的完整,以致渗透分子的传导受阻更好,也可在封装中加捕捉剂来提高阻隔性。
器件发光效率:量子效率(器件向外发射的光子数与注入电子空穴对数之比。内量子数ηint指器件产生的所有光子数与注入电子空穴对数之比;外量子数ηext指器件在全空间发射的光子数Np与注入的电子空穴对数量Nc之比);流明效率(ηl=AL/Ioled,A为器件有效面积,L为器件发光亮度,Ioled为有机发光器件发光亮度为L时的工作电流);功率效率(ηp=Lp/IoledV,ηp为光功率效率,Lp为器件前方发射出来的光功率,Ioled