金属铱电致磷光材料的研究进展

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1、金属铱电致磷光材料的研究进展摘要：有机电致磷光材料可以同时利用单线态和三线态激子发光，具有发光效率高等优点，成为近年来研究的热点。铱由于其强烈的自旋轨道耦合，使得其配合物的单线态激子和三线态激子混杂，三线态寿命较短，具有较好的发光性能，是研究得最多也最具应用前景的一种磷光材料。本文将主要论述近几年来铱电致磷光材料的研究进展。关键词：OLED电致磷光外量子效率小分子树枝状聚合物主体和客体与传统的显示技术(LCD、CRT)相比，有机电致发光显示器(OLED)具有驱动电压低、响应速度快、视角范围宽以及可通过化学结构微调改变发光性能使色彩丰富，容易实现分辨率高、重量轻、大面积平板显示

2、等优点，被誉为“21世纪平板显示技术”，成为材料、信息、物理等学科和平板显示领域研究的热点。有机电致发光材料分为两大类：有机电致荧光材料和有机电致磷光材料。其中有机电致荧光是单重态激子辐射失活的结果，有机电致磷光是三线态跃迁回基态所造成的结果。由于单线态辐射属于自旋允许的跃迁，因此电致荧光容易发生，但在通常的电致发光条件下，单重态激子和三重态激子的形成比例是1∶3，即单重态激子仅占“电子-空穴对”的25%，75%的“电子-空穴对”由于形成了自旋禁阻的三重态激子对“电致发光”没有贡献，这就导致了电致荧光器件的最大内量子效率只有25%，最大外量子效率也大都在5%左右。而电致磷光器

3、件则没有这种限制，它的最大内量子效率可达100%，比电致荧光具有更广泛的应用前景。因此，开发和研究新材料使三线态激子跃迁的几率升高具有重要的意义。具有d6和d8电子结构的重金属原子如铂(Pt)、铱(Ir)、锇(Os)，由于它们强烈的自旋轨道耦合，使得其配合物的单线态激子和三线态激子混杂。一方面三线态具有某些单线态特征，三线态激子的对称性被破坏，缩短了磷光寿命，减少了磷光猝灭，增强了单线态到三线态之间的系间窜跃和磷光效率，这样在室温下有可能实现磷光显示。其中铱配合物因其三线态寿命较短，具有较好的发光性能，是研究得最多也最具应用前景的一种磷光材料。利用铱配合物作为磷光材料而制作的

4、多层OLED器件，其最大外量子效率已达到19%，能量转换效率为72lm/W。本文将主要论述近几年来铱电致磷光材料的研究进展。一简介电致磷光器件结构及发光原理电致磷光基本器件结构为C.W.Tang采用的夹层式结构，即发光层被两侧电极像三明治一样夹在中间，并且一侧为透明电极以获得面发光。一般使用的阳极为氧化铟-氧化锡玻璃电极(ITO)，阴极材料为较活泼的金属如Al、Ba、Ca、Mg、Ag等，基本器件结构如图1(a)所示。为了有效解决电子和空穴的复合区远离电极和平衡载流子注入速率问题，现在多用的是多层器件结构，即在发光层和阳极层之间引入空穴传输层(HTL)；在发光层和阴极间引入电子

5、传输层(ETL)；在空穴传输层与阳极间引入阳极缓冲层或称为空穴阻挡层(AnodeBufferLayer)，如PEDOT；在电子传输层和阴极间引入阴极缓冲层或称为电子阻挡层(CathodeBufferLayer)，如碱金属氟化物，结构如图1(b)所示。电致磷光属于双注入发光器件，即在外界电场的驱动下，空穴和电子分别从阳极和阴极注入，通过在有机功能层中复合而释放出能量，而后将能量传递给发光分子使其受到激发，从基态跃迁到激发态，当受激分子从激发态经辐射衰减到基态时产生发光现象(如图2)。由于电致磷光材料在高浓度下存在淬灭现象，一般把电致磷光材料作为客体(guest)，掺杂于主体(h

6、ost)材料中构成发光层，其中主体材料大多为发蓝光的有机小分子和高分子材料。有机电致磷光是通过主-客体的能量转移(如图3)来实现的。一般有三种形式：主体材料上单重态激子的Foster能量转移；主体材料上三重态激子的Dexter能量转移；载流子直接在客体材料上的复合。Foster能量转移为库仑转移机理，是一种非接触型的诱导作用；Dexter能量转移为交换机理，是一种接触型的碰撞作用。二有机电致磷光发光层的主体材料由于电致磷光材料一般都是作为客体掺杂于主体材料中，因此，很有必要介绍一下主体材料。掺杂的方法常用的有两种：与小分子材料共蒸渡；以旋转涂膜的形式掺杂于聚合物主体中。前一种

7、方法使用较早，工艺也较为成熟，但步骤繁杂。后一种方法是近几年来刚发展起来的，还不是很成熟，但工艺简单，成膜速度快，为以后的批量生产提供了一种有效地方法。以高分子主体材料的电致发光器件具有制作简单、成本低和易实现大面积显示等优点，一直是电致发光显示研究的热点。选择合适的主体材料对发光效率有很大的影响，一般主体材料应有如下性质：(1)具备良好的电荷传输特性；(2)主客体间具有较好的能级匹配，一般要求主体能隙大于客体能隙，使激子能量有效地转移至客体分子上发射磷光，或者将电荷直接陷在客体上形成激子辐射衰减发射磷