红色有机荧光及磷光材料之合成及电致发光特性研究

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1、红色有机荧光及磷光材料之合成及电致发光特性研究1前言1.1研究背景通常情况下，大多数分子处在基态(So)的最低振动能级。由图1.1可知，当处于基态的分子吸收光子后被激发为激发态，激发态是很不稳定的，它可能通过非福射跃迁和辐射跃迁的形式失活释放出能量又重新跃迁回基态。非辐射跃迁是指多余的能量以热的形式耗散掉，包括振动弛豫、内转换、系间窜越等过程；辐射跃迁是指能量以光的形式释放出来，也就是所谓的荧光或憐光。图1.1是上述所有过程的Jablonski图：.振动弛豫(Vibrationalrelaxation,VR):分子吸收光子被激发后从基态(So)跃迁到单重激发态的较高振动能级上，然后处于激发

2、态的分子以热的形式释放出部分能量，从较高的振动能级弛豫到该单重激发态的最低振动能级上，这就是激发态的振动弛豫过程。这一过程发生的时间大约范围内。内转换(Internalconversion,IC):是指当高电子能级的低振动能级与低电子能级的高振动能级发生重叠时，激发态分子通过无福射跃迁释放多余的能量而回到低电子能级的过程。内转换发生时间一般在102s左右，它不但发生在Si和So态之间，也发生在S2和Si、T2和Ti等激发态之间。荧光发射(Fluorescenceemission,F):分子从激发单重态经振动弛豫和内转换转移到第一单重激发态的最低振动能级后，以福射跃迁的形式回到基态的过程称为

3、荧光发射。由于振动弛豫和内转换过程的能量损失，所以荧光发射的能量比分子吸收的要小，相应的荧光波长比吸收波长要长。荧光寿命一般在108S的数量级。系间窜越(Intersystemcrossing,ISC):是指不同多重激发态之间的无辐射跃迁，涉及到激发态电子自旋状态的改变。例如由Si态跃迁到Ti态。一般情况下这种跃迁是禁阻，但是如果两个能态有较大的重叠，就有可能通过自旋轨道耦合作用实现。这一过程的速度较慢，经历的时间较长。磷光发射(Phosphorescenceemission,P):由第一激发三重态经辐射跃迁至基态的过程为磷光发射。这一跃迁仍然是自旋禁阻的，所以发光速度很慢，其寿命也较长，

4、一般在微秒以上，甚至到秒。实际上，荧光和憐光是两个相互竞争的过程，而大多数情况下荧光容易被观察到是因为在常温下或在溶液中，分子的振动很容易而系间窜越的几率很小，所以大多数分子都通过振动弛豫到达了单重态的最低振动能级；只有在固体状态或者低温时，由于振动弛豫被限制，而使系间窜越几率增加，才能较容易地观察到憐光的发射。1.2.2有机电致发光的基本原理物质吸收光子被激发跃迁到较高能级的激发态，然后再返回到基态，同时释放出光子的过程称之为光致发光，属于多种荧光形式中的一种。而电致发光是指材料在电场的作用下，通过电子跃迁，将电能直接转化为光能的过程。电致发光与光致发光都是由激发态分子跃迁产生的，不同的

5、是在电致发光过程中单线态激子和三线态激子同时生成，而后者只产生单线态激子。采用有机发光材料制备的器件称为有机电致发光器件，英文简称OLEDs。OLEDs的发光机理与无机电致发光器件(LED)类似，皆属注入型发光。图1.2是有机电致发光原理示意图，整个发光过程可以分为载流子的注入、载流子的传输、电子与空穴复合形成激子、激子辖射退激发释放出光子这四个过程。下面具体介绍一下这几个过程：有机电致发光器件有阴极和阳极两个电极，用来注入载流子-电子和空穴。在两侧电极上加上正向偏压时，电子和空穴分别从电极的阴、阳两极进入器件内部，这种载流子通过电极进入器件内部的过程称为载流子的注入。加在两侧电极上的产生

6、的电场有利于载流子克服电极界面和器件内部之间的势垒。注入到器件内的载流子-电子和空穴，在外加电场的影响下分别向阳极和阴极移动，这就是载流子的传输过程，也叫载流子的迁移。研究这一过fi!有许多a要的;S义：增强有机材料的载流子传输效果能够降低器件的工作增加器件内的载流子密度。在有机材料中，空穴在有机分子的最高已占分子轨道(highestoccupiedmolecularorbital,HOMO)上传输，电子在有机分子的最低未占有分子轨道(loolecukrorbital,LUMO)上传输。当电子和空穴相遇时，由于两者相互之间有一定的吸引作用，使得它们束缚在一起时的能量更低，就形成了激子。最后

7、，处于高能态的激子回到基态，多余的能量以光的形式释放出来，就观察到电致发光现象。由激发态到基态的能级差决定发射光的颜色。基于以上电致发光的基本原理，人们已经从电极材料、发光材料、载流子的注入和传输以及器件的结构和制备技术出发，来选择匹配的材料，优化器件的结构，最终达到提高器件性能的目的。只能采取真空蒸镀的方式；另一方面，由于分子间较强的71-71相互作用，在固体薄膜状态下，材料分子间距离很小，分子间相互作用较强，导致荧光