發(fā)光高分子材料

論文題目：發(fā)光高分子材料的應(yīng)用與發(fā)展答辯人：指導(dǎo)老師：專業(yè)：高分子材料與工程班級：發(fā)光高分子材料的分類按發(fā)光原理分類1.光致發(fā)光材料1.1高分子骨架上連接了芳香稠環(huán)結(jié)構(gòu)的熒光材料。例如：芘的衍生物按發(fā)光原理分類1光致發(fā)光材料1.2共軛結(jié)構(gòu)的分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移化合物1.2.1兩個苯環(huán)之間以C=C鍵相連的共軛結(jié)構(gòu)的衍生物按發(fā)光原理分類1光致發(fā)光材料1.2共軛結(jié)構(gòu)的分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移化合物1.2.2香豆素衍生物按發(fā)光原理分類1光致發(fā)光材料1.2高分子金屬配合物發(fā)光材料例如:8一羥基喹啉與Al、Be、Ga、In、Sc、Yb、Zn、Zr等金屬離子形成發(fā)光配合物。按發(fā)光原理分類2.光致發(fā)光材料2.1芴類電致發(fā)光材料按發(fā)光原理分類2.光致發(fā)光材料2.1香豆素類有機電致發(fā)光材料按發(fā)光原理分類2.光致發(fā)光材料2.1聚對苯乙炔-噻吩共軛聚合物電致發(fā)光材料按發(fā)光原理分類2.光致發(fā)光材料2.1聚對苯撐乙烯(PPV)類電致發(fā)光材料發(fā)光高分子材料的結(jié)構(gòu)與

制備1高分子骨架上連接了芳香稠環(huán)結(jié)構(gòu)的熒光材料，應(yīng)稠環(huán)芳烴具有較大的共軛體系和平面剛性結(jié)構(gòu)，從而具有較高的熒光量子效率。其中廣泛應(yīng)用的是芘的衍生物，如圖

熒光物質(zhì)而分為三類光致發(fā)光高分子2共軛結(jié)構(gòu)的分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移化合物

（1）兩個苯環(huán)之間以-C=C-相連的共軛結(jié)構(gòu)的衍生物如圖吸收光能激發(fā)至激發(fā)態(tài)時，分子內(nèi)原有的電荷密度分布發(fā)生了變化。這類化合物是熒光增白劑中用量最大的熒光材料，常被用于太陽能收集和染料著色。（2）香豆素衍生物在香豆素母體上引入胺基類取代基可調(diào)節(jié)熒光的顏色，它們可發(fā)射出藍綠島紅色的熒光，已用作有機電致發(fā)光材料。但是，香豆素類衍生物往往只在溶液中有高的量子效率，而在固態(tài)容易發(fā)生熒光猝滅，故常以混合摻雜形式使用。（3）吡唑啉衍生物它們均可在吸收光后分子被激發(fā)、進而引起分子內(nèi)的電荷轉(zhuǎn)移而發(fā)射出不同顏色的熒光，均有較高的熒光效率。

3高分子金屬配合物發(fā)光材料，許多配體分子在自由狀態(tài)下并不發(fā)光，但與金屬離子形成配合物后卻能轉(zhuǎn)變成強的發(fā)光物質(zhì)8—羥基喹啉與Al、Be、Ga、In、Sc、Yb、Zn、Zr等金屬離子形成發(fā)光配合物電致發(fā)光高分子1芴類電致發(fā)光材料聚芴1（如圖）是一種具有剛性平面聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的化合物,可以通過苯環(huán)上有限的幾個反應(yīng)點,特別是9位碳,得到一系列衍生物。因此,聚芴也已成為一種非常重要并被許多學(xué)者認為最有很有應(yīng)用前景的一類材料。

2香豆素類有機電致發(fā)光材料

香豆素化合物具有優(yōu)異的光學(xué)特性,是很好的熒光材料、激光染料和非線性光學(xué)材料,并在分子器件方面具有獨特的性能反應(yīng)路線可以簡單的表達為：聚合方法以42N,N2二乙基氨基水楊醛、氰乙酸乙酯、22氨基242氯苯酚一步法合成香豆素有機電致發(fā)光材料發(fā)光體,具有原料易得,操作簡單等優(yōu)點,工業(yè)化可行性強。較佳的工藝條件為：氰乙酸乙酯、42N,N2二乙基氨基水楊醛、22氨基242氯2苯酚、苯甲酸(催化劑)的摩爾比為1∶1∶1∶0.5,以正丁醇為溶劑,反應(yīng)溫度115℃,反應(yīng)時間6～8h,產(chǎn)物收率可達到65%。3聚對苯乙炔-噻吩共軛聚合物電致發(fā)光材料

聚對苯乙炔(PPE)具有相似于PPV的結(jié)構(gòu),在溶液中顯示很高的熒光效率,有望作為發(fā)光材料.聚對苯乙炔主鏈引入噻吩基團,不僅改善了溶解性,而且提高了分子量,以期獲得性能更好的電致發(fā)光材料。單體的合成路線聚合物的合成發(fā)光高分子聚合物實驗發(fā)現(xiàn),用多種高聚物材料[如PPV(聚對苯基乙烯)]構(gòu)成薄膜或調(diào)制型薄膜,再在其兩邊加上不同的金屬材料所組成的陽極和陰極,就可制成性能良好的發(fā)光二極管(LED)材料的優(yōu)點：這種材料的發(fā)光頻率處于可見光范圍之內(nèi),而且顏色可以進行調(diào)整.它們價格便宜、重量輕、厚度薄,具有良好的力學(xué)性能,可以制成大面積的發(fā)光二極管電子結(jié)構(gòu)的基本特點

從電子能帶結(jié)構(gòu)來看,發(fā)光高聚物材料是一種有機半導(dǎo)體,其導(dǎo)帶和價帶之間有一定的能隙.在正常情況下,導(dǎo)帶和價帶中都沒有載流子,因此是不導(dǎo)電的.我們可以選用一種功函數(shù)較低的金屬,貼在高聚物薄膜的一邊,作為陰極,再選用一種功函數(shù)較高的金屬,貼在高聚物薄膜的另一邊,作為陽極.如果能使得陰極金屬中電子費米能級的位置接近于高聚物的導(dǎo)帶底部的位置,而陽極金屬中電子費米能級的位置接近于高聚物的價帶頂部的位置,那么在陽極和陰極之間加上一定的偏置電壓后,就會從陰極向其導(dǎo)帶注入電子,而從陽極向價帶注入空穴.

這些進入PPV薄膜內(nèi)部的電子和空穴,在一定的條件下會發(fā)生復(fù)合而湮滅(也就是電子從導(dǎo)帶躍遷到空穴所對應(yīng)的價帶空能級上),其多余的能量就作為光子而輻射出來,從而形成電致發(fā)光.這樣,電子和空穴注入時的輸運過程以及電子-空穴對在高聚物內(nèi)部存在時的形態(tài),就成為了解其發(fā)光機制的關(guān)鍵問題.產(chǎn)生的問題：一方面,從分子結(jié)構(gòu)的角度來看,現(xiàn)在所采用的發(fā)光高聚物材料大多是由鏈狀的有機大分子組成,因此具有典型的準一維的特征;另一方面,由于鏈的彎曲，鏈間的耦合、支鏈位置的隨意性、制備中熱轉(zhuǎn)換的不徹底性等因素的存在,它又是一種高度無序的體系.實驗中發(fā)現(xiàn),如果PPV薄膜發(fā)生晶化(有序化),其發(fā)光效率反而會極大地降低.對這種特殊的無序體系中電子結(jié)構(gòu)的正確描述,仍然是固體物理學(xué)科中沒有完全解決的問題..綜上所述,PPV及有關(guān)材料的電致發(fā)光現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)為研制新一代發(fā)光器件開辟了一條途徑,同時也向基礎(chǔ)理論研究工作者提出了新的問題.對這方面研究工作的開展,一方面將推動有關(guān)的應(yīng)用研究,另一方面將有助于能帶理論、無序理論及光電子學(xué)理論等學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展.應(yīng)用根據(jù)導(dǎo)電性，材料可分為絕緣體、半導(dǎo)體、金屬導(dǎo)體、超導(dǎo)體。有機聚合物通常都是絕緣體，像尼龍、聚乙烯、聚苯乙烯等都是最常見的絕緣體。但是自從70年代末發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)電聚合物之后，這一傳統(tǒng)的觀念逐漸被打破了?！Ｍ飧叻肿涌茖W(xué)的新進展共軛聚合物及其點至發(fā)光器件目前所研究的高分子發(fā)光材料主要是共軛聚合物，如聚苯、聚噻吩、聚芴、聚三苯基胺及其衍生物等。還有聚三苯基胺，聚咔唑，聚吡咯，聚卟啉[8]及其衍生物、共聚物等，目前研究得也比較多。選題的意義1常用高分子發(fā)光材料2發(fā)光高分子的應(yīng)用3存在的問題及收獲4選題的意義：信息技術(shù),納米技術(shù)，生物技術(shù)被譽為21世紀的最具前景的三大技術(shù)，它們將會給人們的生活方式帶來徹底的改變。作為技術(shù)的載體，材料科學(xué)的發(fā)展通常會伴隨技術(shù)的突破。高分子發(fā)光材料被廣泛應(yīng)用在通訊、衛(wèi)星、光學(xué)計算機、生物等高科技領(lǐng)域，與無機發(fā)光材料相比，高分子發(fā)光材料具有更高的發(fā)光效率、更寬的發(fā)光波長等優(yōu)越性，因此關(guān)于高分子發(fā)光材料的研究愈來愈引起人們的興趣。選題的意義1常用高分子發(fā)光材料2科研最多聚對苯乙烯

聚對苯乙烯

在14伏電壓下發(fā)出黃綠色光，是目前科研最多的一類導(dǎo)電高分子發(fā)光材料。

聚噻吩

3-烷基取代的聚噻吩制得的可以發(fā)紅光的單層PLED。

聚芴研究最廣泛的藍光聚合物。其他公個高分子材料都有類似半導(dǎo)體材料那樣的性能，也可以作為點至發(fā)光材料。

高分子稀土配合物下表是PLED近年發(fā)展情況：應(yīng)用與發(fā)展導(dǎo)電高分子的電致發(fā)光性一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，就因其潛在的極大研究和實用價值，引起科學(xué)家和眾多廠家的關(guān)注相關(guān)公司紛紛展示自己的新的技術(shù)及產(chǎn)品。發(fā)光高分子的應(yīng)用3光致發(fā)光高分子發(fā)光高分子的應(yīng)用重點介紹：OLED即有機發(fā)光二極管（OrganicLight-EmittingDiode）

OLED具有自發(fā)光的特性，采用非常薄的有機材料涂層和玻璃基板，當電流通過時，有機材料就會發(fā)光，而且OLED顯示屏幕可視角度大，并且能夠顯著節(jié)省電能，因為此OLED屏幕卻具備了許多LCD不可比擬的優(yōu)勢。發(fā)光高分子的應(yīng)用OLED的前世今生目錄1.OLED之父——鄧青云2.OLED的歷史3.OLED的國際產(chǎn)品發(fā)展史4.OLED的3個階段5.OLED的發(fā)展前景1979年，柯達公司鄧青云博士無意中發(fā)現(xiàn)了一種具有發(fā)光特性的有機材料，這就是后來被譽為繼LCD之后的下一代平面顯示器”的OLED（有機發(fā)光二極管）技術(shù)的起源。近年來，OLED受到了業(yè)界的極大關(guān)注。從誕生到現(xiàn)在，歷經(jīng)幾十年，今天的OLED正已驚人的速度開始步入產(chǎn)業(yè)化階段，在競爭激烈的平板顯示市場上占據(jù)了一席之地。

OLED之父——鄧青云OLED的研究產(chǎn)生起源于一個偶然的發(fā)現(xiàn)。1979年的一天晚上，鄧青云博士在回家的路上忽然想起有東西忘記在實驗室里，回去以后，他發(fā)現(xiàn)黑暗中有個亮的東西。打開燈發(fā)現(xiàn)原來是一塊做實驗的有機蓄電池在發(fā)光。這是怎么回事？OLED研究就此開始，鄧博士由此也被稱為OLED之父。OLED之父——鄧青云OLED的歷史1963年P(guān)ope發(fā)表了世界上第一篇有關(guān)OLED的文獻，當時使用數(shù)百伏電壓，加在有機芳香族Anthracene（葸）晶體上時，觀察到發(fā)光現(xiàn)象。但由于電壓過高，發(fā)光效率低，未得到重視。OLED的歷史1975年—鄧青云（ChingWTang）于柯達公司Rochester實驗室發(fā)現(xiàn)有機發(fā)光二極體材料OLED的歷史1979年—柯達公司的汪根樣和Steven成功地使用類似半導(dǎo)體PN結(jié)的雙層有機結(jié)構(gòu)第一次作出了低電壓、高效率的光發(fā)射器OLED的歷史1987年伊士曼柯達公司的鄧青云及范斯萊克（VanSlyke）等人發(fā)明以真空蒸鍍法制成多層式結(jié)構(gòu)的的OLED器件后，研究開發(fā)才活越起來。同年，英國劍橋大學(xué)卡文迪許實驗室證明高分子有機聚合物也有電致發(fā)光效應(yīng)。OLED的歷史1990年—英國劍橋大學(xué)的布洛斯（Burroughes）成功研製出以共軛高分子PPV為發(fā)光層的OLED。不但再次引發(fā)第二次研究熱潮，更確立了OLED在二十一世紀產(chǎn)業(yè)中所占的重要地位OLED國際產(chǎn)品發(fā)展史1998年東北先鋒推出第一款OLED產(chǎn)品采用OLED顯示屏的車載音響OLED國際產(chǎn)品發(fā)展史2000年摩托羅拉推出第一款OLED手機P8767

OLED國際產(chǎn)品發(fā)展史2001年底，錸寶推出了全球第二款OLED手機OLED國際產(chǎn)品發(fā)展史三星公司2001年10月開發(fā)出了15.1英寸小分子動態(tài)有源驅(qū)動彩色OLED樣品OLED國際產(chǎn)品發(fā)展史2003年1月9日,索尼展示了24英寸有機發(fā)光顯示器。OLED的3個階段1．1997年～2001年，OLED的試驗階段。在這段時期OLED開始逐漸走出實驗室，主要應(yīng)用于汽車音響面板，PDA及手機方面。但產(chǎn)品很有限，產(chǎn)品規(guī)格少，均為無源驅(qū)動，單色或區(qū)域彩色，很大程度上帶有試驗和試銷的性質(zhì)，2001年OLED的全球銷售額僅約為1.5億美元。OLED的3個階段2．2002年～2005年，OLED的成長階段。在這段時期人們開始逐漸接觸到更多帶有OLED的產(chǎn)品，例如車載顯示器，PDA，手機，數(shù)碼相機，DC，頭戴顯示器等。但主要以10寸以下的小面板為主，10寸以上的面板也開始投入使用。OLED的3個階段3．2005年以后，OLED開始走向一個成熟化的階段。相信這種成熟化更會加速，包括技術(shù)，市場，都將在市場的帶動下突飛猛進。大尺寸及使用壽命將成為今后OLED技術(shù)的主要突破方向。OLED的發(fā)展前景

OLED是一種極具發(fā)展前景的平板顯示技術(shù)，它具有十分優(yōu)異的顯示性能，被譽為“夢幻顯示器”，再加上其生產(chǎn)設(shè)備投資小，得到了各大顯示器廠家的青睞。

目前OLED已處于大規(guī)模量產(chǎn)的前夜，可以相信，隨著研究的進一步深入，新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，OLED顯示器件必將有一個突破性的發(fā)展。

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