《固体电致发光》课件

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1、固体电致发光第三组：张琨徐彩霞李佳张利宏陆高原固体电致发光一.电致发光材料介绍二.电致发光器件与原理三.发光二极管四.二极管激光器一、电致发光材料介绍处于激发态的分子、晶体和非晶态物质在退激过程中会产生辐射，即发光。根据其受激的方式，这种激发态发光可主要以分为三种形式：光致发光（photoluminescence，PL）电致发光（electroluminescence，EL）阴极发光（cathodeluminescence，CL）电致发光的定义：电致发光(电场发光，EL)是指电流通过物质时或物质处于强电场下发光的现象。一般

2、认为是在强电场作用下，电子的能量相应增大，直至远远超过热平衡状态下的电子能量而成为过热电子，这过热电子在运动过程中可以通过碰撞使晶格离化形成电子、空穴对，当这些被离化的电子、空穴对复合或被激发的发光中心回到基态时便发出光来。电致发光的种类：电致发光现象是指电能直接转换为光能的一类发光现象，它包括注入式电致发光和本征型电致发光。（1）注入式电致发光：直接由装在晶体上的电极注入电子和空穴，当电子与空穴在晶体内再复合时，以光的形式释放出多余的能量。注入式电致发光的基本结构是结型（LED）。（2）本征型电致发光：又分为高场电致发光

3、与低能电致发光。其中高场电致发光是荧光粉中的电子或由电极注入的电子在外加强电场的作用下在晶体内部加速，碰接发光中心并使其激发或离化，电子在回复到基态时辐射发光。低场电致发光又称为注人式发光，主要是指半导体发光二极管（LED）。电致发光的种类：电致发光材料：从发光材料角度无机电致发光材料有机电致发光材料电致发光材料从在OLED器件中的功能及器件结构的不同分类小分子空穴注入层（HIL）材料空穴传输层（HTL）材料大分子发光层（EML）材料电子传输层（ETL）材料电子注入层（EIL）材料电致发光材料：从发光材料角度,可将电致发光

4、材料分为无机电致发光材料和有机电致发光材料。无机电致发光材料一般为等半导体材料。有机电致发光材料依据有机发光材料的分子量的不同可以区分为小分子和高分子两大类。小分子OLED材料以有机染料或颜料为发光材料，高分子OLED材料以共轭或者非共轭高分子（聚合物）为发光材料，典型的高分子发光材料为PPV及其衍生物。电致发光材料：有机电致发光材料依据在OLED器件中的功能及器件结构的不同，又可以区分为空穴注入层（HIL）、空穴传输层（HTL）、发光层（EML）、电子传输层（ETL）、电子注入层（EIL）等材料。其中有些发光材料本身具有

5、空穴传输层或者电子传输层的功能，这样的发光材料也通常被称为主发光体；发光材料层中少量掺杂的有机荧光或者磷光染料可以接受来自主发光体的能量转移和经由载流子捕获(carriertrap)的机制而发出不同颜色的光，这样的掺杂发光材料通常也称为客发光体或者掺杂发光体，英文用“Dopant”表示。电致发光材料的发展及展望：1936年：基于ZnS构造了第一个粉末电致发光磷光体(phosphor)；并制造了第一个有效的掺Mn的ZnS薄膜电致发光显示装置(ELD)。人们曾经将这种ELD和光导膜结合，用于光放大器和x射线增强器，1960年在

6、日本曾用于电视成像。1962年：美国通用电气公司发明第一个无机半导体GaAsP的商品化光发射二极管(LED)。无机电致发光材料无极电致发光材料在无机电致发光化合物中，目前主要的方向是发展掺杂稀土元素的多色显示材料。这种材料广泛应用于视频器件、音响设备和测控仪器中，并已取得了令人瞩目的成就无机EL的优点是稳定性高；缺点是短波发光有待开发，作为显像管体积太大，大面积平板显示器制作工艺上有困难，发光颜色不易改变，很难提供全色显示等。有机电致发光材料1963年，Pope研究了蒽单晶片（10~20微米）的电致发光，当时，需要400V

7、的电压才能观察到蒽的蓝色荧光；之后的研究将电压降低到100V左右，获得5%光子/电子的外量子效率。1982年用真空蒸镀制成了50nm厚的蒽薄膜，进一步将电压降到30V，观察到了蓝色荧光，但外量子效率只有0.03%，这主要是电子的注入效率太低以及蒽的成膜性不好而存在易击穿的缺点。有机电致发光材料1983年，Partridge研究了聚合物的电致发光，但亮度太低，没有引起重视。总之，60~80年代中期，有机EL徘徊在高电压、低亮度、低效率的水平上。1987年，美国EastmanKodak公司的Tang等人以空穴传输效果较好的芳香

8、二胺作为空穴传输层、8-羟基喹啉铝作发光层、透明的ITO导电膜和镁银合金分别作为阳极和阴极，制作了有机发光二极管（OLED），该器件为双层薄膜夹心式结构，发绿光，其驱动电压低于10V，发光效率为1.5lm/W，发光亮度高达1000cd/m2。这种超薄平板器件以其高亮度、高效率和低驱动电压等优点引起了人们