有机发光材料有哪些(有机发光材料有毒吗)

导语：有机发光材料，可产生不同的颜色的光，已被成功的用于OLED器件

有机材料的吸收和发光特性，可分别用紫外光/可见光光谱仪（UV/Visspectrophotometer）和萤光光谱仪（photoluminescence spectrometer or fluorimeter）来测量。而吸收和发射特性是由分子的轨域来决定，根据Pauli理论，每一个分子轨域最多只可填满两个电子，而从最低能阶开始填完后可以得到一最低能量的电子组态（Aufbau理论），当电子只填满最高占有轨域（HOMO）时，此分子处于所谓的基态，激发态则是指将电子激发到反键结（anti-bonding）轨域的状态。

分子平常都处在基态（S0），当激发光的振动频率与分子某个能阶差一致时，分子与光共振（resonance）光的能量才能被分子吸收，使得电子跳到（quantum jump）较高的能阶，形成分子的激发态，但一般激发态的电子会很快地经由内转换或振动松弛回到最低能量的反键结轨域，简称最低未占有轨域（LUMO）。经由吸收所形成的激发态以单重激发态（singlet excited state,Sn）为主，三重激发态（triplet excited state,Tn）由于涉及电子自旋反转，从量子力学的计算得到从S0跃迁到Tn的机率非常小。一个受激发的分子会经由几种途径钝化（deactivate）回到基态（ground state），这些途径互相竞争。

如果在非辐射过程（如系统间跨越、内转换、外转换）的速率常数较大时，萤光量子效率（Φr）很低，因而此化合物就不适合作发光材料，另外如果受激电子经由系统间跨越，到能阶较低的三重激态再发光回到基态，所发出的光叫磷光（phosphorescence），只有从单重激发态直接以辐射方式钝化回到基态，才可得到萤光发射，而发光的波长取决于发光的能量，即是基态和激发态的能量差，也就是能隙（bandgap，Eg=|E HOMO|-|ELUMO|），有机材料的能隙可以由吸收光谱长波长的起始值（λonset）带入式（2-2）求得。要改变电致发光的颜色，理论上来说，都可以用不同的有机分子作发光体，或由设计有机分子的能隙而得到。事实上，有很多有机发光体，包括新设计合成的，已被成功的用在OLED组件上去产生不同的颜色。

当处于高激发能态的分子，可以把能量传给低能态的分子，此过程称为能量转移（energy-transfer），此机制在多成分掺杂系统时常常发生，含有较高能态的主发光体（hostemitter）可以将能量转移到客发光体（guestemitter），又可叫掺杂物（dopant）中，因此原理，只需要加入少量的客发光体就可以来修改电致发光的颜色。例如8-羟基喹啉铝（Alq3）主要是在绿色光域发光的有机分子，它的发光尖峰波长在520nm左右，可以利用能量转移原理，将少许的4-dicyanomethylene-2-methyl-6-[2-(2,3,6,7-tetrahydro-1H,5H-benzo[i,j]quinolizin-8-yl)vinyl]-4H-pyran（DCM2或称为DCJ）掺杂物分散在Alq3的主发光体中，随着DCM2浓度增加，发光颜色从Alq3的绿色变成DCM2的红色。借着直接电激发或者能量转移来使客发光体发光，除了调色之外，掺杂还可以增加整个OLED元件的发光效率，因为它可将能量转移给萤光效率更强的客发光体，甚至还可以增进组件的寿命。

能量转移机制可分为辐射能量转移和非辐射能量转移两种。辐射能量转移包含发射和再吸收两步骤，其能量转移的速率与主发光体的量子效率、光路径上客发光体的浓度、客发光体在主发光体发光波长的摩尔吸收度有关，此机制常会造成总萤光量子效率下降，因此需避免此机制来主导发光。第二种为非辐射能量转移，而它又可分为二类：

①Förster能量转移，它是分子间偶极-偶极（dipole-dipole）作用所造成的非辐射能量转移，适合分子间距离达50～100Å的能量转移。此机制电子是由客发光体基态跃迁至激发态，必须遵守电子自旋的一致性，因此最后只能转移给客发光体的单重激发态。

②Dexter能量转移，它是利用电子在两分子间直接交换的方式，因此涉及电子云的重叠或分子的接触，只适合分子距离大约在30Å以内的短距离能量转移。电子交换必须符合Wigner-Witmer选择定则[6]，即电子交换前后保留其电子自旋（spin conservation），因此只适用于单重态−单重态和三重态−三重态间的转移。

自从Kodak发明了这种掺杂式有机电致发光组件（doped OLED）技术后，立时吸引了世界各地厂商的研发兴趣，尤其是日本各大公司在这方面研究及开拓市场的兴趣。

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