有机发光材料简介

【中心议题】

•        *介绍了有机发光材料的原理
•        *有机发光材料的发展

【解决方案】

•        *利用小分子材料Alq3作为发光层制备OLED
•        *将PPV作为发光层制作聚合物电致发光器件

有机发光材料一般分为两类：小分子材料及聚合物材料。小分子与聚合物材料共同的特性为共轭的化学结构，具有高度的荧光效率。但两者的分子量差异相当大，小分子材料的分子量一般约在数百，而高分子则在数万至数百万之间。目前小分子LED方面的专利主要掌握在柯达公司，而聚合物方面的专利主要在杜邦、CDT手中。

小分子发光材料是最早被提出并应用在OLED中的发光材料。1987年，柯达公司的C.W.Tang等利用小分子材料Alq3作为发光层制备了OLED，直至目前Alq3仍是应用最广泛的绿色发光材料及电子传输材料。因为Alq3具有较高的玻璃化温度及电子迁移率，并且容易合成和提纯。但是同时它也存在很多问题，如受自旋选择定则影响，电致发光量子效率较低；带隙宽等等，因而对它的光降解作用、电子漂移率、传输机制、激发态等的研究一直在延续。

同时人们也在一直致力于研发新的材料。为了打破自旋跃迁定则限制，提高材料的量子效率，稀土铕、铽配合物的发光材料及Pt、Ir、Cu配合物磷光材料被合成并应用到OLED中。这些材料具有很高的量子效率，内量子效率理论上可达100%。

1990年，剑桥大学的Friend等人首次将PPV作为发光层制作了聚合物电致发光器件（PLED），此后在世界范围内PLED迅速成为研究热点。目前广泛研究并应用的高分子发光材料主要包括以下几类：聚苯亚乙烯类（poly(p-phenylenevinylene)，PPVs）、聚乙炔类（poly(acetylene)，PAs）、聚对苯类（poly-(p-phenylene)，PPPs）、聚噻吩类（polythiophenes，PTs）及聚芴类（polyflourene，PFs）等等。

有机电致发光材料大部分都属于P型材料，即空穴占主导作用的材料。因而在发光层中电子和空穴传输不平衡，两者迁移率可以差两个数量级。这就导致了OLED电流效率的降低。发展新型高的发光效率同时具有高的电子迁移率材料是有机电致发光材料的关键。

由于受自旋选择定则的影响，大部分有机发光材料只能产生荧光发射，产生荧光发射的单线态激子只占全部激子的1/4，从而有机荧光材料的发光效率都相对较低。解决这个问题的一个方法是在材料中引入重金属离子，如Ir、Pt等，使三线态激子辐射跃迁变为可能，产生磷光发射。但目前所获得的磷光材料的三线态激子寿命都较长（在微妙量级），长的激子寿命引起猝灭等现象更为明显，导致器件效率的下降。如何合成三线态激子寿命较短的磷光材料也是有机发光材料的难点。

与无机材料相比，所有有机材料存在一个共同的致命弱点就是不够稳定，在热、光下材料构成及薄膜形态容易发生改变，易于受水、气影响发生老化。这些问题的存在降低了OLED的使用寿命，并给器件的封装等工艺增加了难度。