高分子发光材料研究进展分析研究 高分子材料学专业.doc

高分子发光材料研究进展 有机高分子发光材料研究进展 摘　　要 高分子发光材料因其优异的性能受到了广泛的关注，尤其是有机发光材料，因其玻璃化温度高、热稳定性好、易于实现制备大面积器件而被广泛用于通讯设备、卫星、雷达探测、记录、光学计算机、分子探针等高科技领域，本文简述了有机高分子材料的原理，详细介绍了材料的分类以及研究现状，并对有机发光材料的前景进行了展望。 关键词：发光材料；聚合物；有机高分子 Research progress of organic polymer luminescent materials Abstract Polymer light-emitting materials because of their excellent performance has received the widespread attention, especially organic light-emitting materials, because of its high glass transition temperature, good thermal stability, and easy to implement the preparation of large area devices are widely used in communications equipment, satellite and radar to detect, record and optical computer, molecular probes and other high-tech areas, this paper expounds the principle of organic polymer materials, this paper introduces the classification of the materials and the research status, and prospects of organic light-emitting materials is discussed. Keywords:Luminescent materials; Polymer; Organic polymer 目　　录 TOC \o "1-3" \h \z \u HYPERLINK \l _Toc19336 摘　　要 I Research progress of organic polymer luminescent materials II Abstract II 目　　录 I 第1章 绪　　论 1 1.1有机高分子发光材料的定义与机理 1 1.2有机高分子材料与无机材料对比 1 1.3有机高分子发光材料研究现状 2 1.4 有机发光材料应用发展趋势 3 1.1.2 三级标题 3 1.2 二级标题 3 1.3 二级标题 3 第2章 有机高分子材料简介 3 2.1常见有机高分子发光材料种类 4 2.1.1、聚对苯乙烯 4 2.1.2、聚噻盼 4 2.1.3、聚芴 4 2.1.4、其他共轭导电高分子材料 4 2.1.5、高分子稀土配合物 4 2.2高分子发光材料颜色特点 4 2.2.1主要是红、绿、蓝三基色光。 4 2.2.2、白光 5 2.3 高分子发光材料结构设计基本原理 5 2.3.1单分子链结构设计 6 2.3.1.1主链结构设计 6 2.3.1.2二共扼单体间的共聚 6 2.3.1.3二共扼单体与非共扼单体的共聚 8 2.3.1.4共扼单体间的共聚 9 2.3.1.5具有新型发光结构的聚合物 10 2.3.1.6支链结构设计 10 2.4高分子发光器件的结构及加工方法的发展 10 2.4.1高分子发光材料成膜方法 10 2.4.2旋转涂布 10 2.4.3印刷技术 11 2.4.4喷墨打印 11 1.4 二级标题 12 第2章 12 2.1 二级标题 12 2.1.1 三级标题 12 2.2 二级标题 12 结　　论 12 参考文献 13 附　　录 13 致　　谢 14 有机高分子发光材料研究进展 绪　　论 1.1有机高分子发光材料的定义与机理 主要分为两类：光致发光材料和电致发光材料。 光致发光材料是将荧光物质（电荷转移络合物、金属、芳香稠环）引入高分子骨架的功能高分子材料，高分子光致发光材料都是含有共轭结构的高聚物材料。在材料受到紫外光，可见光，X--射线等照射之后吸收光能，高分子电子壳层内电子像较高能级跃迁或电子基体完全脱离，形成空穴和电子，空穴可能沿高分子移动，并被束缚在各个发光中心上，辐射是由于电子返回较低能量级或电子和空穴在结合所致。高分子把吸收的能量以辐射的形式耗散，从而可以产生发光现象。 电致发光材料是指电流通过高分子材料导致发光的一种功能性材料。与光致发光电子跃迁机理不同，电致发光通过正负电极向发光层的最高占有轨道和最低空轨道分别注入空穴和电子，这些电极附近生成的空间电荷相对迁移，发光层内，电子和空穴相遇复合，形成激子，这些激子经过辐射衰变而发射出可见光，或者激发活性层中其他发射体分子而发光。 1.2有机高分子材料与无机材料对比 有机高分子材料发光效率更高，颜色选择范围更宽，并且容易大面积成膜（近年来发展最快的是有机薄膜电致发光） 相对于无机和有机小分子发光材料，共扼聚合物发光材料具有以下特点（1）聚合物材料有良好的成膜性及加工性，可通过旋涂、浇铸等方法制成大面积薄膜（2）共扼聚合物有良好的粘附性、机械强度及稳定性;(3)其电子结构、发光颜色有可调节性。即改变和修饰聚合物化学结构可方便地调节其电子结构和发光颜色;(4)聚合物发光器件具有很好的结构稳定性。虽然聚合物自身的电导率很低，但作发光层的膜非常薄(100nm，因此即使驱动电压很低，加在聚合物膜上的电场强度仍足以产生所需要的电流密度，从而消除了掺杂带来的结构不稳定性。 1.3有机高分子发光材料研究现状 剑桥大学的科学家首先发现导电高分子材料ppjr具有良好的电致发光性能，并制成PLED器件，就深刻认识到PLED的发展潜力，并于于1992年成立(Cambridge Display Tec:bnology)公司。导电高分子的奠基人之一的Heeger教授(2000年度诺贝尔化学奖得主)于1990年创立Uniax公司。1992年该公司的曹铺等以聚对苯二甲酸乙二醇醋( PET)为柔性透明衬底材料，通过溶液旋涂把聚苯胺(PANI)或聚苯胺类的混合物的导电材料在上面形成导电膜，制得了柔性PLED，将有机电致发光显示器最为迷人的一久前的调查报告显示，?011年LED市场总额将达到90亿美元。而其中PLED市场份额将可能达到在40%以上。正是因为LED前景是如此的诱人，引得众多大公司竞折腰。由于掌握了小分子OLED专利权柯达公司的大企业优势，起初小分子OLED技术发展相当快，并占领了相当一部分市场。而CDT公司作为一个高校办新企业，自身也缺乏配套资金。因此CDT公司采取了开放姿态，其他公司采取合作的姿态。CD公司先后在球对Uniax、Philips、Epson、Hewlett-Packard、Dow、Siemens ,翰立光电等厂商提供专利许可。CDT还与Covion公司(Cavion公司位于德国法兰克福，由Avecia和德国Hoechst AG之子公司的Aventis合资，成立于1999年，主要向PLED厂商提供聚合物发光材料)发起，与Dow Chemical , Siemen。和Seiko-Epson等公司设立聚合物显示器联盟(Polymer Display Alliance, PODIA)，使PLED得到迅速的发展。 国内的高校和研究机构也紧跟世界PLED技术发展脚步，展开了相关的研究，其中以华南理工大学的研究最为突出，在由曾在Uniax公司做资深研究员的曹铺院士的主持下，2005年采用喷墨和旋涂新工艺研制出全彩色高分子发光示屏。2010年曹铺教授主持的新型高分子光电功能材料及发光器件项目获得国家自然科学二等奖。在产业化方面，2006年7月吉林省环宇显示技术(UDT)有限公司在长春高新区成立。2009年春季，LJDT与荷兰OTB公司联合投资，应用Philips第一代LTPS基板，使用MERCK第一代高分子PLED材料的全彩色主动发光喷墨打印技术全自动封闭式薄膜封装在线式中试生产线PCAP-20成功通过验收测试，计划2010年投人试生产，预计UDT-OTB下一代PCAP-48也将在2011年底投人生产。 1.4 有机发光材料应用发展趋势 有机电致发光现象早在1963年就己经发现，但由于发光效率低及器件寿命短而未引起人们的注意。直到1987年美国柯达公司研究小组发表了以有机荧光材料与空穴材料制成的直流低电压驱动的高亮度，高效率的薄膜型有机电致发光器件之后，才重新得到重视。1990年英国剑桥大学报道了聚苯乙烯类物质的电致发光现象[[3]后，因可溶性共扼聚物的可加工性，柔韧性，成膜性好，能带结构通过化学方法易于调节等众多优点[[4]，共扼聚合物电致发光的研究引起人们的广泛关注和兴趣。在短短的十几年中，很多种类的共扼聚合物如聚对苯乙烯撑,聚芴及它们的衍生物等新材料不断被合成出来并对其性能进行了较深入的研究。通过改变化学结构，它们的发光范围可以覆盖整个可见光区域。又由于有机电致发光薄膜技术较其它显示技术有其突出的优点，如功耗低、易弯曲、响应速度快、视角广、可大面积显示、发光色彩齐全等，并可与现有的多种标准、技术兼容制成成本低的发光器件，因而在实现彩色平板显示方面显示出了强大的生命力。正如2000年度诺贝尔化学奖获得者Alan Heege:所说，此领域发展异常迅速。 第2章 有机高分子材料简介 2.1常见有机高分子发光材料种类 2.1.1、聚对苯乙烯 1990年，英国剑桥大学Friend研究组第一次利用聚对苯乙炔((PPV)制作PLED器件，在14 V电压下发出黄绿色光，引领了聚合物电致发光材料研究的全新时，PPV类聚合物作为一种电致发光材料最早被提出，而经过修饰以及改性的PPV衍生物，因其优秀的综合性能，也是目前被研究得最多的一类导电高分子发光材料。 2.1.2、聚噻盼 聚噻吩及其衍生物，聚噻吩及其衍生物是一类良好的导电聚合物，具有的稳定性非常好，在室温甚至较高的温度下可以稳定数年。1991年Ghmori通过实验用3一烷基取代的聚噻吩制得可以发红光的单层PLED。 2.1.3、聚芴 聚芴是目前研究最广泛的蓝光聚合物，其具有刚性的平面结构单元，有极好溶解性能，易加工，所以具有很好应用前景。但聚芴的合成很困难，1990年后，科学家们采用过渡金属催化的芳基偶连反应来进行聚合，才得到结构规整和分子量较高的聚芴。1996年，Pei等Yamamoto反应对2. 7-二溴芴进行聚合，得到结构规整的聚芴，其数均分子达94000以上，在溶液和膜中均具有很高的荧光量子效率。Suzuki聚合反应也可用于制备交替结构的聚芴。 2.1.4、其他共轭导电高分子材料 聚噻吩、聚苯胺、聚苯等其他共轭导电高分子都有类似半导体材料那样的性能，也可以作为电致发光材料。 2.1.5、高分子稀土配合物 稀土元素具有独特的电子层结构，稀土化合物表现出许多优异的光、电、磁功能，具有一般元素所无法比拟的光谱学性质。而高分子稀土配合物即保持了稀土化合物的特性，有兼具高分子的加工性，所以稀士聚合物发光材料也有一定的应用前景。 2.2高分子发光材料颜色特点 2.2.1主要是红、绿、蓝三基色光。 想要有效全色显示， 红、绿、蓝三基色是必备条件。我们使用的电视、显示器等都是通过红、绿