8-羟基喹啉铝有机电致发光论文

材材料料化化学学专专业业科科研研训训练练题题目目::有有机机电电致致发发光光材材料料班班级级::姓姓名名::指指导导教教师师::哈哈尔尔滨滨理理工工大大学学化化学学与与环环境境工工程程学学院院22001133年年1122月月2266日日材料化学专业科研训练I摘要有机电致发光器件具有主动发光、视角款、响应速度快、驱动电压低、可制作在柔顺衬底上等优点，被认为是最具发展前景并可能替代液晶显示的下一代显示技术。信息显示技术的发展需要先进的材料做支撑，发展电致发光材料，突破现有技术的局限，是有机电致发光器件大规模产业化所面临的重大科学问题之一。本文首先简要介绍了电致发光材料的应用现状和发展趋势，然后介绍了电致发光材料的一般机理及结构对性能的影响，最后对绿光材料8-羟基喹啉铝的结构进行改性设计，希望改变材料的量子效率，热稳定性，改变光谱范围，延长器件寿命。从而设计出更好的能够发蓝光或红光的电致发光器件。材料化学专业科研训练II目录摘要......................................................................................................................I第1章绪论....................................................................................................11.1电致发光材料的介绍及其应用...............................................................11.2国内外研究现状和发展趋势...................................................................2第2章分子结构与发光性能的关系及分子设计的基本方法........................62.1电致发光机理...........................................................................................62.2分子结构与发光性能的关系...................................................................72.2.1配体对发光性能的影响.....................................................................72.2.2中心离子对发光性能的影响.............................................................82.2.3配合物结构对发光性能的影响.........................................................92.3有机金属配合物电致发光材料的分子设计基本方法...........................9第3章5-醛基-8-羟基喹啉铝蓝光材料设计..................................................113.18-羟基喹啉的改性方案...........................................................................113.2目标材料结构与性能的关系.................................................................123.2.1目标配合物结构与发光性能的影响..............................................123.2.2配体上取代基与目标配合物发光性能的关系..............................13总结............................................................................................................15参考文献............................................................................................................16材料化学专业科研训练1第1章绪论1.1电致发光材料的介绍及其应用电致发光(英文electroluminescent)，又可称电场发光，简称EL，是通过加在两电极的电压产生电场，被电场激发的电子碰击发光中心，而引致电子能级的跃进、变化、复合导致发光的一种物理现象[1]。电致发光材料可分为无机电致发光材料和有机电致发光材料两种，无机电致发光材料一般为无机半导体材料，典型的应用例子就是发光二极管(LED)，有机电致发光材料可分为有机小分子电致发光材料、高分子电致发光、磷光电致发光材料，稀土配合物电致发光材料等。利用有机电致发光材料制成的器件被称为有机发光二极管(OLED)，除了有机和无机材料外，还有少数电致发光材料是有机-无机复合而成的材料。电致发光材料主要应用于信息显示装置方面，21世纪是信息技术的时代，作为信息技术中最重要一环的信息显示技术，更是在人类的知识的获得和生活质量的改善方面扮演着重要角色。有资料表明，人们获取信息的60%以上来自于视觉。因此，在人类同信息的所有联系媒介中，信息显示装置至关重要，显示器在信息技术的发展过程中占据了十分重要的地位。几十年来，信息显示装置已经从最简单的开关灯泡指示灯、七节数码显示器发展到了阴极射线管（CRT）显示器，直到今天的全色大屏幕户外县市区和超大超薄的等离子体彩色电视机。信息的显示是依靠显示器来实现的，信息技术的高速发展，使得对优质平板显示器件的要求越来越高，特别是高分辨率、高速度、宽视角、全色彩的高品质图像以及更加便携的平板显示器必将成为巨大的产业。在目前的平板显示技术中，20世纪80年代开始使用的液晶显示器（LCD）具有体积小、质量轻、工作电压低、功耗小、无辐射、对人材料化学专业科研训练2体健康无害、抗干扰能力强等优点，已经在显示器市场中得到了广泛的应用。但液晶显示器目前为止还不能完全取代CRT，在某些需要高亮度，高对比度显示器的情况下，如医疗器械上仍然需要使用CRT，由于现有显示技术无法满足人们对信息显示设备越来越高的要求，因此促使人们不断地寻找更新更高效的发光材料，深入研究其发光机理，制备性能更高、成本更低廉的显示器件。采用有机电致发光材料制成的有机电致发光器件（OLED）作为新一代的平板显示技术应运而生并逐渐进入了人们的视野，它是一种很有前景的、新型的平板显示器（FPD），其广泛的应用前景和这些年技术上的突飞猛进使得OLED成为信息显示领域和科学研究产品开发最热门的话题之一。相对于LCD而言OLED具有很多胜过其数倍数十倍的优点：1、厚度可以小于1毫米，仅为LCD屏幕的1/3，并且重量也更轻；2、固态机构，没有液体物质，因此抗震性能更好，不怕摔；3、几乎没有可视角度的问题，即使在很大的视角下观看，画面仍然不失真；4、响应时间是LCD的千分之一，显示运动画面绝对不会有拖影的现象；5、低温特性好，在零下40度时仍能正常显示，而LCD则无法做到；6、制造工艺简单，成本更低；7、发光效率更高，能耗比LCD要低；8、能够在不同材质的基板上制造，可以做成能弯曲的柔软显示器。1.2国内外研究现状和发展趋势目前电致发光的研究方向主要为有机材料的应用,对于有机电致发光器件,我们可按发光材料将其分为两种:小分子OLED和高分子OLED(也可称材料化学专业科研训练3为PLED)。它们的差异主要表现在器件的制备工艺不同：小分子器件主要采用真空热蒸发工艺,高分子器件则采用旋转涂覆或喷墨工艺。目前国际上与OLED有关的专利已经超过1400份，其中最基本的专利有3项。小分子OLED的基本专利由美国Kodak公司所有,高分子OLED专利由英国CDT(CambridgeDisplayTechnology)和美国Uniax公司拥有。在国外OLED产品中，投入小分子OLED产品的多为日商及台湾厂商；而投入高分子OLED产品的则以欧美厂商居多。据统计全球已有约85家厂商投入研发,其中60家以上厂商都采用小分子OLED材料系统为主，只有25家左右厂商采用高分子OLED材料系统。有机小分子材料以金属螯合物和稀土配合物为代表。1987年Tang.C.W首先采用此种化合物Alq3实现较高效率的有机电致发光器件。常见的此类物质有:Alq3，Almq3，Zn(5Fa)2，BeBq2等。此类发光物质的缺点是制作过程中难分离。其它性能比较优越的发光薄膜材料Perylene，Aromaticdiamine，TAD，TAP，TAZ，TPA，TPB，TPD，TPP等一般来说，小分子材料的亮度与寿命成反比，因此在两者之间寻求一个平衡点，成为唯一的解决方案。目前日本出光兴产公司，已开发出亮度200cd/m2、寿命1万h以上的蓝光材料以及亮度200cd/m2、寿命5万h以上的绿光材料。此外，东洋INK公司的绿、蓝、橙光材料也已达到实用阶段。现阶段最大的难题还是红色发光材料。目前日本厂商的红光材料，若只考虑其颜色纯度倒还可以接受，但若要兼顾寿命与发光效率，则尚未达到实用化的地步。相对于此，UDC公司则已开发出在颜色纯度与寿命方面均达到一定品质的红光与绿光材料[2]。该公司的红光材料,在色度图上达到XB0171/YB0129、寿命1万h以上、发光效率6%。绿光则为XB0128/YB0164、寿命1万h、发光效率10%。而Kodak公司虽然未公布发光效率，不过红、绿发光材料寿命均达到4000h，色度图也分别达到XB01628/YB01368与XB01289/YB0165。但上述两家厂商在蓝光材料方面,材料化学专业科研训练4却没有太大的成果。因此以现阶段而言，还没有任何一家材料厂商，能够同时提供满足颜色纯度/寿命/发光效率三大要素的RGB三原色发光材料人们发现小分子有机发光器件稳定性差，而聚合物结构与性能都很稳定。若要得到高亮度、高效率，通常要采用带有载流子输运层的多层结构。以前都采用小分子材料作为输运层，由于小分子材料容易重结晶或与发光层物质形成电荷转移络合物和激发态聚集导致性能下降，而聚合物则能克服上述缺点，因此，人们逐渐把注意力转到聚合物上。1990年，英国剑桥大学的Friend与Burrou等人用共轭聚合物PPV实现了电致发光。共轭聚合物是有机半导体，从原理上讲，这种材料比无机半导体更易于处理和制造，电荷输运与量子效率也不逊色。有机高分子材料主要包括聚乙炔、聚噻吩及其衍生物的有机共轭聚合物。近年来，人们发现在发光与其它性能都比较优良的聚合物中，电致发光薄膜材料有PBD、PBP、PRL、PMMA、PPV、PVCZ等最初人们只采用共轭聚合物(如PPV)作为发光层材料，后发现部分共轭聚合物也可用作发光材料，且可获得更大的发光效率。如完全共轭的PPV发光效率为0101%光子/电子，而部分共轭的PPV发光效率则为018%光子/电子。这可能是因为后者的非辐射能耗散过程受到抑制，从而提高了发光效率。但是共轭链的变短可能降低聚合物分子对载流子的传输，因此，共轭链太短时，发光效率也可能下降[1]。目前国外对有机电致发光材料的研究非常广泛,从合成方法、材料的各项性能参数(功函数、玻璃化温度等)等方面对材料的电致发光性能进行了大量的研究，对某些有机电致发光有机物已能进行大规模生产。DuPont、Avecia、Dow化学和Bayer等公司都对有机电致发光材料市场十分关注，如2000年5月DuPont公司投资9000万美元，改造了位于俄亥俄州的聚酰亚胺薄膜生产装置。Cov