光致发光及电致发光的基本知识1.ppt

1、第二章是光致发光和电致发光的基本原理，有机发光二极管的结构和工作原理，荧光和磷光的产生和性质。主要内容如下：1 .电子和空穴分别从阴极和阳极注入；2.电子和空穴分别在功能层中迁移；3.电子和空穴在适当的位置形成激子；4.激子在一定范围内迁移；5.激子(或将能量转移到其他中心)发光。有机发光二极管的结构和工作原理，吸收和发射，当有机分子被激发时，电子自旋不变，那么被激发分子的总自旋仍然为零，并且分子仍然处于单线态，这叫做激发单线态。根据能级，S1、S2和S3被用来代表几个激发态。如果当分子被激发时跃迁的电子自旋反转，分子中电子的总自旋为1。分子的多重性是2S 1=3，分子处于三重态。T1、T2、

2、T3等用来表示不同能量的激发态三重态。在光物理过程中，涉及最多的状态是S0、S1和T1。电子的激发过程，荧光和磷光的光物理过程，以及荧光和磷光的光谱分析。受激发后，处于基态的物质分子跃迁到更高的能级，然后从第一个单线态跃迁到基态，产生光辐射，称为荧光。产生荧光有两个条件：1)分子激发态和基态的能量差必须与激发光的频率相适应；2)吸收激发能量后，分子必须具有一定的荧光量子效率。荧光的主要参数：荧光效率、荧光强度、荧光寿命和最大波长。荧光寿命：分子荧光从最大亮度I衰减到I/2所需的时间。1)振动弛豫：在压力足够高的液相或气相中，处于激发态的分子由于碰撞以热的形式将能量传递给周围的分子，从而从高振动

3、能层向低振动能层弛豫，这称为振动弛豫。3)系统间跃迁是指不同状态之间的非辐射跃迁，例如，S1T1是一种系统间跃迁。通常，电子从S1的较低振动能级转移到T1的较高振动能级。有时，通过热激发，T1S1可能出现，然后荧光可能从S1出现。这是延迟荧光的机制。2)具有相同多重性的内部转化分子，如果具有较高电子能级的低振动能层与具有较低电子能级的高振动能层重叠，电子可以通过重叠能层之间的振动耦合产生非辐射跃迁，例如S2S1；T2T1 .受激分子的失活过程(失活过程):4)当受激分子与溶剂或其他溶质分子相互作用时，发生能量转换。这种转换过程会减弱甚至消失荧光或磷光的强度，这也被称为“消光”或“猝灭”。5)当

4、荧光发射处于S1电子跃迁到基态的每个振动能级时，将获得最大波长的荧光。不管电子最初被激发到什么高能级，它们只会在最大波长发出荧光。荧光的产生在10-7-10-9秒内完成。荧光猝灭：荧光物质分子与溶剂分子或其他溶质分子相互作用导致荧光强度降低的现象称为荧光猝灭。荧光猝灭的原因如下：1)碰撞猝灭：与猝灭剂分子的碰撞增加了非辐射跃迁的概率；2)静态猝灭(组成化合物的猝灭):非荧光复合物由荧光物质分子和猝灭剂分子形成；3)猝灭成三重态：由于系统间的交叉跃迁，分子从单重态转变成三重态。转移到三重态的分子在常温下不发光，它们在与其他分子碰撞时消耗能量，从而淬灭荧光。4)电致发光的猝灭荧光激发光谱和发射光谱

5、，1)激发光谱改变激发波长，并且测量最大发射波长处荧光强度的变化，并且可以通过将激发波长与荧光强度作图来获得激发光谱。2)发射光谱发射光谱是荧光光谱。用一定波长和强度的激发光照射荧光物质，并在不同波长产生不同强度的荧光。荧光发射光谱可以通过绘制荧光强度与其波长的关系来获得。不同的物质有不同的特征发射峰，因此荧光发射光谱可以用来识别荧光物质。3)激发光谱和发射光谱的波长比较：与激发(或吸收)波长相比，荧光发射波长较长，即发生斯托克斯位移。(振动弛豫失活)形状比较：荧光光谱的形状与激发波长无关。尽管受激分子可以达到不同能级的激发态，但失活(内部转换和振动弛豫)到第一电子激发态的速率或概率非常高，就

6、好像受激分子只达到第一激发态一样。共轭效应，荧光的主要影响因素：共轭效应大，最大激发峰和最大发射峰红移。分子结构的刚性：当电子从高能态转变为低能态时，强刚性有利于产生光辐射。取代基影响给电子基团，如-羟基，-或，-NH2，-NR2等。以增强荧光；吸电子基团，如-COOH、-NO、-C=O、卤素等。减弱甚至淬灭荧光。重原子效应在重原子中，能级之间的交叉现象严重，因此自旋轨道相互作用容易发生，这增加了从单重态到三重态转变的概率。例如，卤素取代基的荧光随着原子序数的增加而减少。溶剂、温度、溶液的酸碱度等。对荧光光谱也有影响。磷光光谱分析导论，磷光：激发态物质分子产生的光辐射，跃迁到更高的能级，然后从

7、T1回到S0，称为磷光。主要参数和特性：参数：量子效率、磷光强度、磷光寿命和最大发射波长。特征：1)波长比同一物质发出的荧光波长长(t1 S1)；2)磷光寿命比荧光寿命长(10-410秒)(磷光由禁带跃迁产生，其速率常数小)；3)生命和强度对重原子和氧敏感(自旋轨道耦合增加系统间跃迁)。由于磷光寿命较长，T1的非辐射跃迁、碰撞失活和光化学反应的概率增加，因此磷光较弱。随着温度的降低，分子热运动速率减慢，磷光逐渐增加。2)磷光分类：10。低温磷光(液氮)，溶剂要求一，易纯化，在分析波长范围内无强吸收和发射；二、在低温下形成具有足够粘度的透明刚性玻璃体。EPA乙醇：异戊烷：乙醚=2: 2: 5，2

8、0，室温磷光(1974)克服了低温磷光实验设备和溶剂选择的局限性，室温磷光的主要测试方法如下：一、固体基质吸附有固体基质的磷光体(如纤维素等)。)在室温下，这可以增加分子刚性并减少非辐射跃迁，例如三重态猝灭，从而提高磷光量子效率。重原子效应通过使用含重原子的溶剂(碘代乙烷和溴乙烷)或在磷光材料中引入含重原子的取代基来提高磷光材料的磷光强度，这种效应称为重原子效应。前者是外部重原子效应，而后者是内部重原子效应。机理：重原子的高核电荷使磷光分子的电子能级交错排列，容易引起或增强磷光分子的自旋轨道耦合，从而增加S1T1的系统间跃迁几率，从而提高磷光效率。三。胶束稳定化：敏化磷光：这个过程可以简单地表

9、述为：磷光发射，激基复合物和激基复合物。当两个分子一起工作发射光子时，我们称之为双分子复合激基复合物。如果这两个分子是相同的，他们可以被称为准分子。特点：1。分子之间有特定的比例关系；2.基态激基复合物的相互作用远小于激发态。判断激基复合物的存在有两个依据：1 .在光谱中观察到不同于任何单一成分的发射带；2.该荧光发射带的强度通常强烈依赖于样品浓度。在低浓度下，由于分子密度小，很难观察到激基复合物的荧光发射，激基复合物的形成也强烈依赖于至少一种物质的浓度。如果两个荧光发色团通过非共轭化学键连接在一起，当两个发色团分离时，也可以形成激基复合物(激基复合物)。电荷转移，1。分子内电荷转移。图中圆圈

10、的大小代表了电的密度。可以看出，苯胺中的大多数电子位于苯环上，而大多数电子分布在N，N-二甲基苯胺的HOMO轨道N上。N，N-二甲基苯胺的电子分布使其在被激发时很容易将N上的电子转移到苯环上，因此其吸收光谱的很大一部分来自电荷转移的贡献，这是最强的，因为对位取代的推拉效应使电荷分离更有效，从而使电荷转移跃迁更有利。有机电致发光和有机电致磷光，(a)电荧光，(b)电致磷光，(1)有机电致发光，(2)有机电致磷光，(3)空穴注入，(4)电子空穴复合，(5)传输，(5)激子，(6)电子空穴，(7)电子空穴，(7)电子空穴，(7)电子空穴，(7)电子空穴，(8)电子空穴，(9)电子空穴，(9)电子空穴，(9)电子空穴，(9)电子空穴，(9)电子空穴，(9)电子空穴，(9)电子空穴，(9)电子空穴，(9)电子空穴，(9)电子空穴，(9)电子空穴，(9)电子空穴，(9)电子空穴，(9)电子空穴，(9)电子空穴，(9)电子空穴，(9)电子空穴，(9)电子空穴，(9)电子出现的概率与供体分子的荧光光谱和受体分子的吸收光谱的重叠程度成正比。它主要取决于施主和受主