功能高分子材料第四章

1、功能高分子材料课件第四章第1页，共36页，2022年，5月20日，14点50分，星期一 Outline电致发光高分子材料Electroluminescent Polymer Materials聚合物发光二极管polymer light-emitting diode (PLED)电致变色高分子材料Electrochromic Polymer Materials高分子驻极体Polymeric Electret历史机理优点结构组成制备第2页，共36页，2022年，5月20日，14点50分，星期一Section 1 电致发光高分子材料第3页，共36页，2022年，5月20日，14点50分，星期一本征导

2、电高分子 Discovery of inherent conductive polymers1990s 聚对苯乙炔的电致发光现象 Poly(p-phenylenevinylene) (PPV): first conjugated polymer exhibiting electroluminescence Late 1990s 发现发蓝光的材料，全显示成为可能 Development of blue emitting polymer materials Full color display became possible一、电致发光高分子的历史第4页，共36页，2022年，5月20日，14点5

3、0分，星期一载流子激子单线态与三线态磷光和荧光电致发光的量子效率载流子注入效率二、与发光机理相关的基本概念第5页，共36页，2022年，5月20日，14点50分，星期一载流子空穴和电子激子处于激发态能级上的电子与处于价带的空穴通过静电作用结合形成的高能态中性离子。第6页，共36页，2022年，5月20日，14点50分，星期一基态与激发态基态电子都处于尽可能低的能量状态，同一能级尽量分占不同的轨道且自旋方向相同，在同一轨道成对排布时自旋方向要相反。要使电子从低能轨道跃迁到高能轨道，必须供给能量。如果能量能满足电子所需能量时，电子便有可能从能量较低的轨道进入能量较高的轨道，这叫电子的跃迁。第7页，

4、共36页，2022年，5月20日，14点50分，星期一单线态与三线态如图所示的（2），此时分子的电子排布违反了两条排布原则，处于单线激发态。如图所示的（3），此时分子的电子排布违反了一条排布原则，处于三线激发态。第8页，共36页，2022年，5月20日，14点50分，星期一激发荧光非光 耗散磷光单线激发态三线激发态电致发光材料中的能量传输基态第9页，共36页，2022年，5月20日，14点50分，星期一磷光及荧光物质受到外来光线、电子、高能粒子的照射时，就会发光如果照射引起物质原子外层电子扰动，电子受激后向低能级跃迁，就可发射包括红外线、紫外线和可见光。当照射停止后，发光仍能持续一段时间，余辉

5、在10秒以上的称磷光。余辉在10 秒以下的称荧光。电致发光中磷光并不明显，荧光构成发光的主体。第10页，共36页，2022年，5月20日，14点50分，星期一荧光和磷光都是电子从激发态回到基态的电磁辐射（发光）现象。通常指寿命短的（107-108秒）为荧光，中断供能，立即停止发光，而寿命长的为磷光，中断供能仍能持续发光。供能方式有：（1）光频发射（光致发光）；（2）阴极射线、X-射线及其它高能粒子的辐射；（3）电场引发的场致发光（材料？）第11页，共36页，2022年，5月20日，14点50分，星期一家用日光灯的玻璃管内涂有卤磷酸钙Ca5(PO4)3(F,Cl): Sb3+,Mn2+萤光粉，在

6、汞蒸汽机辉光放电产生的紫外线照射下放出较宽波长的可见光。（早期）彩色电视显象管使用的荧光粉是Zn1-xCdx:AgCl，当时发红色荧光。第12页，共36页，2022年，5月20日，14点50分，星期一电致发光的量子效率发出荧光的能量与与激发过程总能量的比值载流子注入效率正负极注入载流子的有效程度，与正负极材料有关。应选用高功函的阳极材料和低功函的阴极材料。功函是指在0K从样品中移走一个电子所需要的最小能量第13页，共36页，2022年，5月20日，14点50分，星期一聚合物电致发光机理载流子的注入从阴极和阳极注入载流子的迁移电子和空穴分别向发光层迁移载流子的空穴和迁移电子在发光层中相遇复合并产

7、生激子激子将能量传递给发光分子并激发电子从基态跃迁到激发态电致发光激发态能量通过辐射耗散产生光子释放出光能第14页，共36页，2022年，5月20日，14点50分，星期一从负极注入的电子与从正极注入的空穴复合成激子，激子从高能态回到低能态，发出荧光发光机理Mechanism of light emitting第15页，共36页，2022年，5月20日，14点50分，星期一第16页，共36页，2022年，5月20日，14点50分，星期一优点可以实现纯正的红绿蓝显色实现全谱带发光Pure red, green, and blue emissionAchieve a full color displ

8、ay低压驱动，超薄超轻，制作简单响应速度快第17页，共36页，2022年，5月20日，14点50分，星期一结构Structure of PLED cellMulti-layering OLED materialsWith various degrees of electron / hole mobilityIncrease the probability of electron-hole recombinationImprove electroluminescent efficiency 第18页，共36页，2022年，5月20日，14点50分，星期一阴极 / 阳极材料阳极AnodeITO (

9、In-Sn2O3)Al-Al2O3PAni阴极CathodeCaAlMgZnCrAlloys of these metals 第19页，共36页，2022年，5月20日，14点50分，星期一电子传输材料Electron transport materials电子流动性好High electron mobilityIncorporation of electron deficient nitrogen atoms第20页，共36页，2022年，5月20日，14点50分，星期一八羟基喹啉的金属络合物第21页，共36页，2022年，5月20日，14点50分，星期一空穴注入材料Hole injecti

10、on materials空穴流动性好High hole mobility电荷离域性强Facilitate charge delocalizationPoly-p-phenylenevinylene (PPV) Poly(vinylcarbazole) (PVK)Poly(aniline) (PAni)Poly(3,4-ethylene dioxy thiophene) (PEDOT) 第22页，共36页，2022年，5月20日，14点50分，星期一发光材料的结构Chemical structure & composition of light emitting polymers主链发光材料Ma

11、in chain LEPsLight-emitting groups in the main chain侧链发光材料Side chain LEPsLight-emitting groups in the side chains第23页，共36页，2022年，5月20日，14点50分，星期一主链发光材料第24页，共36页，2022年，5月20日，14点50分，星期一第25页，共36页，2022年，5月20日，14点50分，星期一Substitutions R1, R2, R3 , R4, R5, R6Tune charge-transport characteristics Adjust the

12、 color of emitted lightEnhance solubility通过调节取代基调节电荷的传输性质调节发光颜色范围加强材料的溶解性第26页，共36页，2022年，5月20日，14点50分，星期一Adding electron-donating groups to the PPV chain red-shifts its light emission to orangeAdding electron-accepting groups gives a blue shift增加给电子基团发生红移增加吸电子基团发生蓝移第27页，共36页，2022年，5月20日，14点50分，星期一Po

13、ly(p-phenylenevinylene) (PPV) derivatives常见的电致发光高分子材料Light emitting polymers彩色表示其发光颜色第28页，共36页，2022年，5月20日，14点50分，星期一第29页，共36页，2022年，5月20日，14点50分，星期一Polythiophene (PTh) derivatives第30页，共36页，2022年，5月20日，14点50分，星期一Polyphenylene & its derivatives第31页，共36页，2022年，5月20日，14点50分，星期一Main chain LEPs with light-emitting groups & flexible spacersin the main chain第32页，共36页，2022年，5月20日，14点50分，星期一Side chain LEPs with light-emitting groups in the side chainsAdvantagesA variety of possible pendant moleculesChemical stabilityEase of processability第33页，共36页，2022年，5月20日，14点50分，星期一第34页，共36