3.1 有机电致发光器件与基本原理
3.1.1 电致发光的发展简介
电致发光（EL）是指发光材料在电场作用下，受到电流电压 的激发而发光的现象，是一种直接将电能转化为光能的过程。
1）.1953年，Bernanose等第一次发现了有机物中的电致发光现象； 1963年美国纽约大学的Pope等人也观察到了晶体蒽薄膜的电 致。
5) 电致发光：激发态能量通过辐射失活，产生光子，释放能量。
e
复合
eh
光发射
h
金属阴极 有机层
DC 电源
透明阳极 衬底
3.1.4 主要性能指标 （1）载流子迁移率
载流子迁移率是指载流子（空穴或电子）在单位电场作用下 在给电定材料中的平均漂移速度，是载流子在电场作用下运动 速度的量度，载流子的漂移速度与迁移率成正比关系。 有机材料的载流子迁移率的测量方法： （1） 电荷耗散法 （2） 瞬间电流法 （3） 空间电荷限制电流法 （4） 飞行时间法
蒽
单晶层厚度20m ，驱动电压400V
2）. 1982年 Vincett的研究小组制备出厚度0.6 m 蒽的薄膜，并观 测到电致发光。
驱动电压30V， 但是器件的量子效率很低，小于1％
总体特点 （1）单层器件; （2）驱动电压高； （3）器件效率低
3). 1987年美国Kodak 公司的邓青云等采用了夹层 式的多层器件结构，开创了有机电致发光的新 的时代。
近十多年里,OLED作为一种新型显示技术已经取得了长足的发 展，就器件的发光亮度、发光效率和寿命而言，OLED器件已经 基本达到了实用的要求。
如发光效率：>10lm/W； 稳定性：亮度为100cd/m2时，工作寿命大于1万小时；
发光寿命：绿光器件达8万小时，黄光器件达3万小时，蓝光 器件达8千小时；
邓青云博士
75nm
驱动电压小于10V
60nm
最大外量子效率1％
最大亮1）多功能有机层的结构；（2）超薄的有机层厚 度
4).1990年，Ｂurroughs等人将共轭聚合物聚 对苯基乙烯（PPV，polyphenylene vinylene)制作了高分子发光二极管，简化 了制备工艺，开辟了发光器件的又一个新 领域聚合物薄膜电致发光器件。
（2）量子效率 有机电致发光器件的量子效率可用外量子效率和内量子效率来评 价。 外量子效率是指发光器件输出的光子数与注入的电子数之比； 内量子效率则是产生于器件内部的光子数与注入的电子数之比。
（3）能量效率与功率效率 有机电致发光器件的能量效率是指向器件外部辐射的光功率与外 加的电功率之比。 功率效率是指器件每单位面积输出的光通量与输入电功率之比。
目前最大尺寸：已经超过40英寸。
OLED的特点:
（1）全固态器件,自发光型,无真空腔,无液态成分,不怕震动,使用方便； （2）响应速度快（微秒量级），视角宽（大于160度），工作温度范围宽
（ -40℃～80℃ ）； （3）有机电致发光材料可选范围广,容易得到全色显示; （4）亮度、效率高; （5）直流驱动电压低、能耗少,可与集成电路
驱动相匹配; （6）制作工艺简单、成本低; （7）可实现超薄的大面积平板显示; （8）良好的机械加工性能,可做成柔性显示器。
3.1.2 器件的结构类型
（1）单层结构 在器件的阴极和阳极间，制作
有一种或多种物质组成的发光层。 单层器件的发光层厚度通常在 100nm。
优点：制备方法简单。
缺点：A.复合发光区靠近金属电极 而靠近金属电极处缺陷多，非辐射 复合几率大，而且该处的高电场容 易产生发光淬灭；
发光层材料具有电子传输性，需要 加入一层空穴传输材料去调节空穴和 电子注入到发光层的速率，这层空穴 传输材料还起着阻挡电子的作用，使 注入的电子和空穴在发光层处发生复 合。
DL-A型双层EL器件结构图
如果发光层材料具有空 穴传输性质，就需要使用 DL-B型双层结构，即需要 加入电子传输层以调节载 流子的注入速率，使注入 的电子和空穴是在发光层 处复合。
（4）器件寿命 器件寿命是指有机电致发光器件实际能够使用的时间长度，通常 以小时表示。
三层EL器件结构图
（4）多层器件结构 可提高OLED的发光亮度和发光效率。
主要形式： A.在两电极内侧加缓冲层，以增加电子和空穴的注入量； B.为提高器件的发光效率，使用了空穴阻挡层HBL。
多层EL器件结构图
3.1.3 有机电致发光器件的发光原理
在外界电压的驱动下，由电极注入的电子和空穴在有机 物中复合而释放出能量，并将能量传递给有机发光物质的分 子，使其受到激发，从基态跃迁到激发态，当受激分子从激 发态回到基态时辐射跃迁而产生发光现象。
第3章 有机电致发光材料
主讲人：黄娟秀
目录
1 有机电致发光器件与基本原理 2 发光材料 3 电荷传输材料 4 电荷注入材料 5 电极材料
有机电致发光是指由有机光电功能材料制备成的薄膜器 件在电场的激发作用下发光的现象。
根据制备功能薄膜所采用的发光材料的不同，可分为： 有机电致发光二极管（OLED） 聚合物电致发光二极管（PLED）
DL-B型双层EL器件结构图
（3）三层器件结构
由空穴传输层（HTL）、电子传 输层（ETL）和将电能转化成光能 的发光层组成。HTL负责调节空穴 的注入速度和注入量, ETL负责调节 电子的注入速度和注入量。
优点:
使三层功能层各行其职，对于选 择材料和优化器件结构性能十分方 便，是目前有机EL器件中最常采用 的器件结构之一。
B.由于两种载流子注入不平衡， 载流子的复合几率比较低，因而影 响器件的发光效率。
单层EL器件结构图
（2）双层器件结构
柯达公司首先提出了双层有机膜 结构，有效地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，使有机电致发光的研究进入了一 个新阶段。他们的器件结构也叫DLA型双层结构。
主要特点:
OLED器件发光过程
1) 载流子的注入：在外加电场作用下，电子和空穴分别从阴极和阳极注入到 夹在电极之间的有机功能薄膜层。
2) 载流子的迁移：注入的电子和空穴分别从电子传输层空穴传输层向发光层 迁移。
3) 载流子的复合：电子和空穴结合产生激子。
4) 激子的迁移：激子在电场作用下迁移，将能量传递给光分子，并激发电子 从基态跃迁到激发态。