有机电致发光材料的研究进展及前景

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1、有机电致发光材料的研究进展及前景摘要：有机电致发光器件(OLED)是在电场作用下,以有机材料为活性发光层的器件。由于OLED具有亮度高、响应快、视角宽、工艺简单、可柔性等优点,在现代科学研究及技术应用中备受关注。本文简要论述有机电致发光设备的发展史、发光机理、器件结构及所需的材料，并对其用途和前景作了一定介绍。关键词：有机电致发光器件(OLED)，发展史，结构，功能材料1OLED的发展史电致发光(EL)是在电场的作用下活性材料产生发光的过程有机电致发光是以有机材料为活性层的EL过程(OEL),该器件也称为有机发光二极管(OLEDs)。20世纪年代，通过对单晶蒽施加偏电压，人们第一次观察到有机

2、电致发光现象［1,2］。1970年，Williams和Schadt［3］利用蒽单晶首次构筑了显示器件,为了防止空气中器件老化,该显示器件还进行封装。1982年，Vineett[4]等以半透明的金作阳极,通过真空蒸镀制备了600mm厚的非晶蒽薄膜器件，在直流驱动下得到较亮的EL。但该薄膜质量不好，电子注入效率低，存在易击穿等缺点这些早期的研究，受到单晶生长困难器件寿命短暂或者极高驱动电压等不良因素困扰，没有得到进一步发展及应用，但这些工作为后续发展奠定了坚实的理论基础。国际上OLED器件的大规模研发始于20世纪80年代末。1987年美国柯达公司的邓青云博士等发明了三明治型有机双层薄膜电致发光器

3、件，标志着有机电致发光技术进入了孕育实用化时代［5，6］。在他们的原创性工作中，构筑了一个包含空穴传输层TPD和电子传输层Alq的双层器件结构。由于器件结构中同时含有空穴注入传输层和电子注入传输层，大大降低了驱动电压，提高了载流子的复合效率，使有机EL的外量子效率提高到1%,功率效率达到1.5lm/w，在小于10V的电压下亮度达到1000cd/m2。OELD技术的发展时间并不很长，但发展速度较快。近几年，随着市场对高质量、高可靠性、大信息量显示器件的需求日益增加，OLED技术更是得到了长足的发展，目前已有多种OLED产品投入市场。1997年，日本Pioneer公司推出配备有绿色点阵OLED的

4、车载音响，并建立了世界上第一条OELD生产线。1998年，日本NEC、Pioneer公司各自研制出5英寸无源驱动全彩色四分之一显示绘图阵列(QVGA)有机发光显示器。2000年，Motorola公司推出了有机显示屏手机。2002年，Toshiba公司推出了17英寸的全彩色显示器。清华大学与北京维信诺公司共同开发出国内首款多色OLED手机模块。2003年，台湾奇美电子公司与IBM合作推出加英寸的OELD显示器。2004年5月，日本精工爱普生公司研制成功的40英寸大屏幕OLED显示器以全彩、超薄、动态影像显示流畅的特点成为OELD显示市场上最大的亮点。2006年，首尔半导体株式会社的子公司Seo

5、ulOptodeviceCo．Lid．以控股方式与美国SensorElectronicTechnology公司共同开发生产的世界唯一的短波长紫外发光二极管(UVELD)产品已开始量产。UVELD只发射所需波长，高效且环保，产品非常小巧，尺寸小于1cm，且低功耗，是深受瞩目的下一代紫外线光源半导体元件。韩国主要LED供应商SeoulSemiconductor公司已投资4000万美元，以批量生产其发明的新型LED。这种ELD只需简单的电路就可以直接连接110V或者220V交流电源，不需要使用AC转换器［7,8］。2有机电致发光的原理及器件结构和所需材料2.1发光原理OLED原理是用ITO玻璃透明

6、电极和金属电极分别作为器件的阳极和阴极，在一定电压驱动下，电子和空穴分别从阴极和阳极注入到电子传输层和空穴传输层，然后分别迁移到发光层，相遇后形成激子激发发光分子，后者经过辐射后发出可见光［9］。图1.OLED原理图2.2OLED器件结构及所需材料具体的OLED器件由以下部分组成。因此用作电致发光的有机材料应具备以下特征：①在可见光区内具有较高的荧光量子效率或具有较高的导电率，能有效地传递电子或空穴。②有较好的成膜性。③具有良好的稳定性和机械加工性能［10］。(1)注入层。理想阴极是以低功函数金属作为注入层，以具有较高功函数的稳定金属(Mg／Ag，Li/Al)作为钝化层［11］。阳极是由透明

7、或半透明导体制成的，一般为高功函数的氧化铟锡(ITO)。理想的OLED需表面粗糙度小的高质量玻璃基片。(2)传输层。有机电致发光薄膜器件的特点是均有电子传输层与空穴传输层，而发光层却不一定单独存在(电子或空穴传输层可以既为传输层又为发光层)。一般情况下这些薄膜器件都表现出单向极化特性，以便使空穴与电子的复合在发光层中进行，因此要使器件具有更好的电光性能，各薄膜之间的能级匹配十分重要O如金属电极薄膜就应该有尽可