基于蒽衍生物的蓝色发光材料性能、模拟及OLED器件研究

2020-02-20柳佳欣衣秀羽陈慕欣

山东化工 2020年16期

柳佳欣，衣秀羽，陈慕欣

(烟台九目化学股份有限公司，山东烟台 264006)

蒽衍生物的稳定性和荧光量子效率、成膜性等优势，可以在有机电致发光器件的商业化生产中合理运用，最大化发挥蒽衍生物的价值。二十一世纪是一个信息化、商业化时代，信息的平均增长速度已经超过以前人们的想象，大量信息通过信息高速通道传输给人们，在这个过程中需要一个接收终端来接收信息，也就是的图像显示器件。目前发展中有CRT、LCD、OLED等等。

1 研究背景

在20世纪显示器件中具有统治地位的CRT运用范围比较广，拨入监视器和电视机等等，CRT具有广视角、色彩丰富和响应速度快等优势，但是占地面积广，同时辐射强，对能量的要求比较高。这些特征同样限制了CRT的发展。上个世纪八十年代开始LCD得到广泛运用，目前这项技术已经被人们所熟知运用。LCD在生活中的运用有很多优势，比如是体积小能耗低等等，无辐射且对人体健康没有危害，不会出现抗干扰等现象的存在，但是LCD也存在抗震能力差、响应速度慢等情况，同时还要背光源，这些决定了LCD始终要被淘汰。OLED技术是一种新兴的显示技术，具有很多优势，比如工作电压要求低。3V就可以启动，能耗小，可弯曲、视角范围接近的一百八十度、响应速度快、可以实现全色显示。甚至可以获得可见区域内的任何一种颜色的高亮度发光，可以超薄、具备很强的抗震性能等等[1]。和CRT、LCD相比，OLED具备非常全面的优势，被产业界公认为显示技术中的黑马，预计将会被广泛运用在手机、电脑等各种领域内，尤其是军事领域，在信息化时代内，这种技术将会称为衡量国家科技水平的重要力量之一，受到社会的广泛关注。

2 有机电致发光器件

有机电致发光器件是在电场的驱动下通过载流子注入、复合等，有机材料发光。在市场上有量的有机发光材料，既可以是小分子有机物也可以是高分子有机物，也可以是蓝光、黄光材料。在当前OLED产业仍旧处于发展阶段，前景十分广阔。由于有非常诱人的前景国内外许多公司开始投入大量研究，投入大量人力物力和财力。我国TCL和京东方、创维等公司也开始注重研发生产出不同形式的OLED面板。预计在未来这种面板有非常大的潜力、竞争力。

2.1 OLED的发展

人们对有机发光材料的研究，在20世纪30年代开始，但是研究出来的有机发光材料的一直属于高电压和低效率的状态下。1987年，美国柯达公司开始取得突破性的进展，使用Alq3作为发光层、依次设计传输层、双层器件等等，最后研究出的产品发光效率达到1.5lm/W，这个结果的取得是极大的突破，人们看到了有机电致发光器件运用在显示器中的希望，这种方式成为了研究中的重点。1988年日本学生提出多层夹心式结构改变器件的性能，扩大了发光材料的研究；1990年剑桥大学的人首次提出高分子电致发光的现象。

2.2 研究现状

在目前有机电致发光的运用有很大的市场，引起世界范围内的关注。部分专业人员致力于器件的优化，比如改造器件的结构，或者是使用柔性透明材料作为衬底。或者是优化制备的工艺。但是很多人更重视研究新型材料，致力于设计研究出新型的有机材料，保证发光、稳定性的同时还保证合成简单且成本低廉。在现代化进程中人们研究出了大量有机材料，可以按照分子结构划分、也可以按照功能结构划分，还可以根据发光方式的不同来划分。发光材料的发光效率、使用寿命直接影响了OLE的器件的性能，因此器件研究中需要主义发光效率、寿命。在对发光材料的研究中，发光材料应该满足以下条件：①热稳定性良好、电化学性能良好；②固态作用下荧光特性高；③容易成膜还不易结晶；④载流子传输特性良好，

3 基于蒽衍生物的蓝色发光材料性能、模拟及OLED器件研究

3.1 蒽衍生物的模拟研究

在电致发光器件中，对电荷的注入、迁移、载流子等的平衡有非常严格的要求。因此材料的离能、重组能等非常重要，在实际的模拟中计算出材料空穴、电子注入势垒、迁移速率等。由于临近分子具有很少的耦合作用，选择的模型的时候需要主义。比如选择非相干的跳跃模型，可以简化晶格振动的影响，将载流子的迁移过程视为分子内的过程，从而进行计算[2]。在计算过程中如果解离能越小说点电子脱离分子使用的能量就越小，更容易产生空穴。实际上空穴更容易导致NPB注入到ADN发光层，导致ADNP外部的量子效率降低。施加电压的情况会有更多的空穴，在高电压下ADN、ADNP器件效率更相近。空穴和电子在材料中的船速能力与分析的构型有很大的关系。在模拟重组的研究中，除了空穴、电子单一载流子传输能力的研究之外，空穴和电子的平衡研究更为重要。如果传输效率过大很容易发生发光位置集中在发光层、传输层截面傻瓜，材料效率会下降。使用合理的迁移能力，激子不容易猝灭，就可以在发光层中复合，发光效率也会更高。

3.2 有机电致发光器件光性能的研究

OLED器件制作使用PAH材料作为发光层，其中蒽衍生物作为发光主体部分通过相关的计算得出，利用量子化学软件对不同的材料进行优化模拟计算，得出最终的模拟值。再使用密度泛函理论模拟紫外线光谱图，得出结算结构和实验相吻合，选择非相干的跳跃模型计算蒽衍生物的在充足性能，与器件测试结构一致[3]。因此得出主体发光材料等级再载流子注入、复合、激子扩散方面发挥了重要的作用。

3.3 发展展望

有机电致发光器件在现代化的运用中，响应速度非常快速，而且视角宽、成本低，导致该技术在平板显示、照明技术方面有非常广阔的前景。在现阶段出现了越来越多的OLEDs手机、电视等等，在长时间的发展中，该技术将会占领市场，成为信息化技术中另外一个重要力量。OLEDs柔性技术在未来的运用前景十分良好，比如研究出可以卷纸一样的手机，更好放置，显示器可以折叠或者是收藏等等，更加方便携带。虽然在当前有机电致发光器件已经开始进行商业化生产，但是要想获得更高的效率，提高器件的使用寿命、色度、效率等，还需要进行深入的研究。在研究中，应该将重点放在新型功能材料的合成、器件稳定性、效率提高方面的研究上。