有机发光材料物质结构与性能关系.doc

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1、有机电致发光材料结构及性能有机电致发光（EL）是当前国际上的一个研究热点。因有机具有低压直流驱动高亮度、高效率以及易实现全色大面积显示等优点。近年来，这方面的工作在世界各地引起了广泛关注。有机EL器件具有与集成电路相匹配的直流低电压驱动的特性，且易于实现大面积直流显示。与液晶显示器件相比，其响应速度要快得多。另外，与无机EL器件相比，有机EL器件还具有易处理、可加工成不同的形状、机械性能良好以及成本低廉等优点。在有机EL器件研制中，材料的选择是至关重要的。材料的性质、器件的结构和加工工艺决定了器件的最终

2、性能。目前，有机EL材料大致包括小分子化合物和聚合物两大类。按照功能来分，有机EL材料又可分为电子传输材料、空穴传输材料和发光材料。其中，电子传输材料和空穴传输材料又可兼作发光材料。1、有机电致发光原理有机、聚合物薄膜EL器件是通过电子、空穴载流子的注入和复合而发光的。器件的结构包括单层和多层两大类。单层EL器件由阴极、发射层和阳极组成。为了提高载流子的注入效率和发光效率。在阴极或阳极与发射层之问加入电子输运层或空穴输运层，从而得到了双层或多层EL器件。有机EL器件的几种典型结构由前面可知，EL器件由阳

3、极、阴极、载流子（电子和空穴）传输层和发光层组成。阳极一般采用ITO导电玻璃。对于小分子有机EL器件，一般采用真空蒸镀法依次将有机薄膜成形在ITO玻璃上，最后用同样的方法将阴极材料成膜在有机膜上。对于大分子聚合物EL器件，因为聚合物的熔点较高，不易升华，而且高温加热可能破坏其长链结构，因此，通常不采用真空蒸镀法。一般是将聚合物溶解在有机溶剂如氯仿、甲苯或二氯乙烷等中，然后再经过浸涂或旋涂成膜。但阴极薄膜以及多层结构中的其它小分子薄膜仍需要采用真空蒸镀的方法制备。值得注意的是，制备过程中所采用的工艺条件。

4、温度、真空度、成膜速度以及膜层厚度等对器件的性能产生重要影响。通常要求真空度高于蒸发速率为0.2~0.4nm/s。在有机、聚合物EL器件中，典型的发光层、载流子输运层厚度为几十纳米。发光层厚度对发光效率、EL光谱以及起始电庄都会产生影响，随发光层厚度增大，起始电压将逐渐增大。有机EL器件的发光属于注入型发光。在正向电压（ITO接正）驱动下，ITO向发光层注入空穴，金属电极向发光层注入电子。注入的空穴和电子在发光层中相遇结合为激子，激子复合并将能量传递给发光材料，后者再经过辐射弛豫过程而发光。由于采用薄膜

5、结构，通常在~10V的电压下便可以在发光层中产生104~105V/cm的高场，从而可保证电子和空穴的有效注入。研究结果表明，有机小分子薄膜（电子导体）与ITO薄膜在交界面上形成类似无机半导体中的p-n结构，而与金属阴极形成欧姆接触。聚合物薄膜则与ITO薄膜形成欧姆接触，而与金属阴极形成肖特基结。为了研究EL器件的发光机理，人们采用分区掺杂和电致发光瞬态分析等方法研究了器件中激子的产生和复合区域以及载流子、激子的行为。有机、聚合物EL器件已从单层结构发展到多层结构。采用多层结构的目的就在于提高载流子的往入

6、密度。载流子输运层的加入将影响到器件的发光特征。实验证明，采用多层结构后，EL器件的I—V特性曲线的非线性程度提高，而驱动电压则有所降低，电子和空穴在发光层中的复合几率得到提高。另外，载流子输运层的加入将提高发光亮度但不会改变发光颜色。多层结构的EL器件还存在载流子输运层与发光层的能带匹配问题。载流子输运层的能隙必须宽于发光层的带隙，而且发光层的带隙应位于载流子输运层的带隙内，从而保证载流子较易注入到发光层中。EL器件的发光颜色取决于发光材料的荧光光谱，为了改变器件的发光光谱，可以在发光层材料中掺入适当

7、的掺杂剂。对于掺杂的EL器件，发光颜色决定于发光层基质材料和掺杂剂的荧光光谱以及两者之问的能量传递效率和相对的浓度大小。其中保证基质材料与掺杂剂之问的有效能量传递是很重要的，为此要求所选择的掺杂剂的能隙应小于基质材料的能带宽度。对于聚合物EL器件，除可以通过小分子染料掺杂来改变发光颜色外，还可以采用改变侧链结构的方法来实现发光颜色的选择。对于特定的聚合物分子，不同的侧链及不同的侧链长度都将改变分子的禁带宽度。另外，不同的聚合物分子也可以互相掺杂，通过改变其配比也可以达到调节发光颜色的目的。2、有机EL材

8、料有机EL材料可分类为阴极材料、阳极材料以及有机活性材料。所谓有机活性材料是指在器件中起载流子注入、传输以及发光作用的有机小分子和高分子材料。1）阴极材料阴极需采用低功函材料，以便电子可以在较低电压下注入到发光层中问，适当的阴极材料还应当在空气中具有较好的稳定性。可用作阴极材料的物质包括In、Cu、Au、Ca、Al、Mg、Ag等金属或合金。目前采用较多的是Mg：Ag合金和Al。近来，有文献报道了一种新型阴极，是由碱金属化合物，如LiF、Mg