发光材料范文

发光材料范文发光材料范文 发光材料及其应用任课教师李会利老师学生姓名翁鹏飞学生学号511 20602122院系物理学系有机发光材料 一 发光与发光材料的定义什么是发光 1 当某种物质受到激发 射线 高能粒子 电子束 外电场等 后 物质将处于激发态 激发态的能量会通过光或热的形式释放出来 如果这部分的能量是位于可见 紫外或是近红外的电磁辐射 此过 程称之为发光过程 2 发光就是物质在热辐射之外以光的形式发射出多余的能量 这种 发射过程具有一定的持续时间 什么是发光材料能够实现上述过程的物质叫做发光材料 物质内部以某种方式吸收能量 将其转化成光辐射 非平衡辐射 的 过程称为发光 在实际应用中 将受外界激发而发光的固体称为发 光材料 它们可以粉末 单晶 薄膜或非晶体等形态使用 主要组分是稀土 金属的化合物和半导体材料 与有色金属关系很密切 高纯稀土氧化物Y2O 3 Eu2O 3 Gd2O 3 La2O 3 Tb4O7等制成的各种荧光体 广泛应用于彩色电视机 彩色和黑 白大屏幕投影电视 航空显示器 X射线增感屏 以及用于制作超短 余辉材料 各种灯用荧光粉等 半导体发光材料有ZnS CdS ZnSe和GaP GaAs1 xPx GaAlAs Ga N等 主要用于制造各色大中型数字符号 图案显示器 数字显示钟 X射 线图像增强屏和长寿命各色发光二极管 数码管等 可见光发光二极管 因显示响应速度快而广泛应用于仪表 计算机 年产量成倍增长 不断取代其他显示器件 二 有机发光材料在发光领域中 有机材料的研究日益受到人们的 重视 因为有机化合物的种类繁多 可调性好 色彩丰富 色纯度高 分 子设计相对比较灵活 根据不同的分子结构 有机发光材料可分为 1 有机小分子发光材料 2 有机高分子发光材料 3 有机配合物发光材料 这些发光材料无论在发光机理 物理化学性能上 还是在应用上都 有各自的特点 有机小分子发光材料种类繁多 它们多带有共轭杂环及各种生色团 结构易于调整 通过引入烯键 苯环等不饱和基团及各种生色团 来改变其共轭长度 从而使化合物光电性质发生变化 如恶二唑及其衍生物类 三唑及其衍生物类 罗丹明及其衍生物类 香豆素类衍生物 1 8 萘酰亚胺类衍生物 吡唑啉衍生物 三苯 胺类衍生物 卟啉类化合物 咔唑 吡嗪 噻唑类衍生物 苝类衍 生物等 它们广泛应用于光学电子器件 DNA诊断 光化学传感器 染料 荧 光增白剂 荧光涂料 激光染料 7 有机电致发光器件 ELD 等方 面 但是小分子发光材料在固态下易发生荧光猝灭现象 一般掺杂方法 制成的器件又容易聚集结晶 器件寿命下降 因此众多的科研工作者一方面致力于小分子的研究 另一方面寻找 性能更好的发光材料 高分子发光材料就应运而生了 有机高分子光学材料通常分为三类 1 侧链型小分子发光基团挂接在高分子侧链上 2 全共轭主链型整个分子均为一个大的共轭高分子体系 3 部分共轭主链型发光中心在主链上 但发光中心之间相互隔开没 有形成一个共轭体系 目前所研究的高分子发光材料主要是共轭聚合物 如聚苯 聚噻吩 聚芴 聚三苯基胺及其衍生物等 还有聚三苯基胺 聚咔唑 聚吡咯 聚卟啉 8 及其衍生物 共聚物 等 目前研究得也比较多 还可以把发光基团引入聚合物末端或引入聚合物链中间 Kenh P Ghiggino等把荧光发色团引入RAFT试剂 通过RAFT聚合 把荧光 发色团连在聚合物上 从以上的各种发光聚合物中可以看出 多数是主链共轭的聚合 主 链聚合易形成大的共轭面积 但是其溶解性 熔融性都降低 加工 起来比较困难 而把发光基团引入聚合物末端或引入聚合物链中间 时 又只有端基发光 分子量不会很大 若分子量很大 则发光基 团在聚合物中含量低 荧光很弱 而侧链聚合物发光材料 是对主链共轭聚合物的有力补充 有机光致发光 1 有机发光材料的发光原理有机物的发光是分子从激发态回到基态 产生的辐射跃迁现象 获得有机分子发光的途径很多 光致发光中大多数有机物具有偶数电 子 基态时电子成对的存在于各分子轨道 根据泡林不相容原理 同一轨道上的两个电子自旋相反 所以分子中 总的电子自旋为零 这个分子所处的电子能态称为单重态 2S 1 0 当分子中的一个电子吸收光能量被激发时 通常它的自旋不变 则激 发态是单重态 如果激发过程中电子发生自旋反转 则激发态为三重态 三重态的能量常常较单重态低 当有机分子在光能 光子 激发下被激 发到激发单重态 S 经振动能级驰豫到最低激发单重态 S1 最后由 S1回到基态S0 此时产生荧光 或者经由最低激发三重态 T1 S1 T1 最后产生T1 S0的电子跃迁 此时辐射出磷光 2 有机发光材料的分类有机发光材料可分为 1 有机小分子发光材料 2 有机高分子发光材料 3 有机配合物发光材料 这些发光材料无论在发光机理 物理化学性能上 还是在应用上都 有各自的特点 有机小分子发光材料种类繁多 它们多带有共轭杂环及各种生色团 结构易于调整 通过引入烯键 苯环等不饱和基团及各种生色团 来改变其共轭长度 从而使化合物光电性质发生变化 如恶二唑及其衍生物类 三唑及其衍生物类 罗丹明及其衍生物类 香豆素类衍生物 1 8 萘酰亚胺类衍生物 吡唑啉衍生物 三苯胺类衍生物 卟啉类化合 物 咔唑 吡嗪 噻唑类衍生物 苝类衍生物等 它们广泛应用于光学电子器件 DNA诊断 光化学传感器 染料 荧 光增白剂 荧光涂料 激光染料 7 有机电致发光器件 ELD 等方 面 但是小分子发光材料在固态下易发生荧光猝灭现象 一般掺杂方法 制成的器件又容易聚集结晶 器件寿命下降 因此众多的科研工作者一方面致力于小分子的研究 另一方面寻找 性能更好的发光材料 高分子发光材料就应运而生了 有机高分子光学材料通常分为三类 1 侧链型小分子发光基团挂接在高分子侧链上 2 全共轭主链型整个分子均为一个大的共轭高分子体系 3 部分共轭主链型发光中心在主链上 但发光中心之间相互隔开没 有形成一个共轭体系 目前所研究的高分子发光材料主要是共轭聚合物 如聚苯 聚噻吩 聚芴 聚三苯基胺及其衍生物等 还有聚三苯基胺 聚咔唑 聚吡咯 聚卟啉 8 及其衍生物 共聚物 等 目前研究得也比较多 还可以把发光基团引入聚合物末端或引入聚合物链中间 Kenh P Ghiggino等把荧光发色团引入RAFT试剂 通过RAFT聚合 把荧光 发色团连在聚合物上 从以上的各种发光聚合物中可以看出 多数是主链共轭的聚合 主 链聚合易形成大的共轭面积 但是其溶解性 熔融性都降低 加工 起来比较困难 而把发光基团引入聚合物末端或引入聚合物链中间 时 又只有端基发光 分子量不会很大 若分子量很大 则发光基 团在聚合物中含量低 荧光很弱 而侧链聚合物发光材料 是对主链共轭聚合物的有力补充 3 发光与结构的关系有机化合物能否发光以及发光波长 发光效率 如何 主要取决于其化学结构 荧光通常发生在具有刚性平面和 电 子共轭体系的分子中 所以发光有机物往往具有以下结构特征 1 具有大的 键结构 共轭体系越大 离域电子越容易被激发 相应地 荧光较易产生 一般来说 芳香体系越大 其荧光峰越向长波方向移动 而且荧光强度 往往加强 对于同样共轭环数的芳香族化合物 线性分子的荧光波长比非线性分 子的荧光波长要长 例如 蒽的荧光发射波就比菲的要长 2 刚性平面结构 大量的研究发现 具有较为刚性平面结构的化合物有着较好的荧光性 能 这主要是由于振动耗散引起的内转换几率减小的结果 例如 偶氮 苯是一个不发荧光的有机物 而杂氮菲分子发荧光 这是因为后者可 以看作是偶氮苯分子被一个碳碳双键所固定的结果 类似的例子还很 多 在设计功能分子时可以考虑在分子中引入这样的化学键或者空间 位阻以减少激发态能量的振动耗散 从而有利于荧光的产生 3 取代基中有较多的给电子基团 一般来说 化合物的共轭体系上如果具有强的给电子基团 如 N