基于蒽衍生物的藍色發(fā)光材料性能、模擬及OLED器件研究

柳佳欣，衣秀羽，陳慕欣

(煙臺九目化學股份有限公司，山東 煙臺 264006)

蒽衍生物的穩(wěn)定性和熒光量子效率、成膜性等優(yōu)勢，可以在有機電致發(fā)光器件的商業(yè)化生產(chǎn)中合理運用，最大化發(fā)揮蒽衍生物的價值。二十一世紀是一個信息化、商業(yè)化時代，信息的平均增長速度已經(jīng)超過以前人們的想象，大量信息通過信息高速通道傳輸給人們，在這個過程中需要一個接收終端來接收信息，也就是的圖像顯示器件。目前發(fā)展中有CRT、LCD、OLED等等。

1 研究背景

在20世紀顯示器件中具有統(tǒng)治地位的CRT運用范圍比較廣，撥入監(jiān)視器和電視機等等，CRT具有廣視角、色彩豐富和響應速度快等優(yōu)勢，但是占地面積廣，同時輻射強，對能量的要求比較高。這些特征同樣限制了CRT的發(fā)展。上個世紀八十年代開始LCD得到廣泛運用，目前這項技術已經(jīng)被人們所熟知運用。LCD在生活中的運用有很多優(yōu)勢，比如是體積小能耗低等等，無輻射且對人體健康沒有危害，不會出現(xiàn)抗干擾等現(xiàn)象的存在，但是LCD也存在抗震能力差、響應速度慢等情況，同時還要背光源，這些決定了LCD始終要被淘汰。OLED技術是一種新興的顯示技術，具有很多優(yōu)勢，比如工作電壓要求低。3V就可以啟動，能耗小，可彎曲、視角范圍接近的一百八十度、響應速度快、可以實現(xiàn)全色顯示。甚至可以獲得可見區(qū)域內(nèi)的任何一種顏色的高亮度發(fā)光，可以超薄、具備很強的抗震性能等等[1]。和CRT、LCD相比，OLED具備非常全面的優(yōu)勢，被產(chǎn)業(yè)界公認為顯示技術中的黑馬，預計將會被廣泛運用在手機、電腦等各種領域內(nèi)，尤其是軍事領域，在信息化時代內(nèi)，這種技術將會稱為衡量國家科技水平的重要力量之一，受到社會的廣泛關注。

2 有機電致發(fā)光器件

有機電致發(fā)光器件是在電場的驅動下通過載流子注入、復合等，有機材料發(fā)光。在市場上有量的有機發(fā)光材料，既可以是小分子有機物也可以是高分子有機物，也可以是藍光、黃光材料。在當前OLED產(chǎn)業(yè)仍舊處于發(fā)展階段，前景十分廣闊。由于有非常誘人的前景國內(nèi)外許多公司開始投入大量研究，投入大量人力物力和財力。我國TCL和京東方、創(chuàng)維等公司也開始注重研發(fā)生產(chǎn)出不同形式的OLED面板。預計在未來這種面板有非常大的潛力、競爭力。

2.1 OLED的發(fā)展

人們對有機發(fā)光材料的研究，在20世紀30年代開始，但是研究出來的有機發(fā)光材料的一直屬于高電壓和低效率的狀態(tài)下。1987年，美國柯達公司開始取得突破性的進展，使用Alq3作為發(fā)光層、依次設計傳輸層、雙層器件等等，最后研究出的產(chǎn)品發(fā)光效率達到1.5lm/W，這個結果的取得是極大的突破，人們看到了有機電致發(fā)光器件運用在顯示器中的希望，這種方式成為了研究中的重點。1988年日本學生提出多層夾心式結構改變器件的性能，擴大了發(fā)光材料的研究；1990年劍橋大學的人首次提出高分子電致發(fā)光的現(xiàn)象。

2.2 研究現(xiàn)狀

在目前有機電致發(fā)光的運用有很大的市場，引起世界范圍內(nèi)的關注。部分專業(yè)人員致力于器件的優(yōu)化，比如改造器件的結構，或者是使用柔性透明材料作為襯底。或者是優(yōu)化制備的工藝。但是很多人更重視研究新型材料，致力于設計研究出新型的有機材料，保證發(fā)光、穩(wěn)定性的同時還保證合成簡單且成本低廉。在現(xiàn)代化進程中人們研究出了大量有機材料，可以按照分子結構劃分、也可以按照功能結構劃分，還可以根據(jù)發(fā)光方式的不同來劃分。發(fā)光材料的發(fā)光效率、使用壽命直接影響了OLE的器件的性能，因此器件研究中需要主義發(fā)光效率、壽命。在對發(fā)光材料的研究中，發(fā)光材料應該滿足以下條件：①熱穩(wěn)定性良好、電化學性能良好；②固態(tài)作用下熒光特性高；③容易成膜還不易結晶；④載流子傳輸特性良好，

3 基于蒽衍生物的藍色發(fā)光材料性能、模擬及OLED器件研究

3.1 蒽衍生物的模擬研究

在電致發(fā)光器件中，對電荷的注入、遷移、載流子等的平衡有非常嚴格的要求。因此材料的離能、重組能等非常重要，在實際的模擬中計算出材料空穴、電子注入勢壘、遷移速率等。由于臨近分子具有很少的耦合作用，選擇的模型的時候需要主義。比如選擇非相干的跳躍模型，可以簡化晶格振動的影響，將載流子的遷移過程視為分子內(nèi)的過程，從而進行計算[2]。在計算過程中如果解離能越小說點電子脫離分子使用的能量就越小，更容易產(chǎn)生空穴。實際上空穴更容易導致NPB注入到ADN發(fā)光層，導致ADNP外部的量子效率降低。施加電壓的情況會有更多的空穴，在高電壓下ADN、ADNP器件效率更相近。空穴和電子在材料中的船速能力與分析的構型有很大的關系。在模擬重組的研究中，除了空穴、電子單一載流子傳輸能力的研究之外，空穴和電子的平衡研究更為重要。如果傳輸效率過大很容易發(fā)生發(fā)光位置集中在發(fā)光層、傳輸層截面傻瓜，材料效率會下降。使用合理的遷移能力，激子不容易猝滅，就可以在發(fā)光層中復合，發(fā)光效率也會更高。

3.2 有機電致發(fā)光器件光性能的研究

OLED器件制作使用PAH材料作為發(fā)光層，其中蒽衍生物作為發(fā)光主體部分通過相關的計算得出，利用量子化學軟件對不同的材料進行優(yōu)化模擬計算，得出最終的模擬值。再使用密度泛函理論模擬紫外線光譜圖，得出結算結構和實驗相吻合，選擇非相干的跳躍模型計算蒽衍生物的在充足性能，與器件測試結構一致[3]。因此得出主體發(fā)光材料等級再載流子注入、復合、激子擴散方面發(fā)揮了重要的作用。

3.3 發(fā)展展望

有機電致發(fā)光器件在現(xiàn)代化的運用中，響應速度非常快速，而且視角寬、成本低，導致該技術在平板顯示、照明技術方面有非常廣闊的前景。在現(xiàn)階段出現(xiàn)了越來越多的OLEDs手機、電視等等，在長時間的發(fā)展中，該技術將會占領市場，成為信息化技術中另外一個重要力量。OLEDs柔性技術在未來的運用前景十分良好，比如研究出可以卷紙一樣的手機，更好放置，顯示器可以折疊或者是收藏等等，更加方便攜帶。雖然在當前有機電致發(fā)光器件已經(jīng)開始進行商業(yè)化生產(chǎn)，但是要想獲得更高的效率，提高器件的使用壽命、色度、效率等，還需要進行深入的研究。在研究中，應該將重點放在新型功能材料的合成、器件穩(wěn)定性、效率提高方面的研究上。

4 結語

隨著時代的發(fā)展，有機電致發(fā)光器件的研究越來越被人們所重視，在人們的視野中發(fā)揮了更多的作用。在這個領域內(nèi)，將會延伸出不同的產(chǎn)業(yè)、材料、技術，同樣也需要大量的研究人才、專業(yè)人員。