发光材料ppt最终.ppt

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PL）是冷发光的一种，指物质吸收光子（或电磁波）后重新辐射出光子（或电磁波）的过程。从量子力学理论上，这一过程可以描述为物质吸收光子跃迁到较高能级的激发态后返回低能态，同时放出光子的过程。,光直接照射到材料上，被材料吸收并将多余能量传递给材料，这个过程叫做光激发。这些多余的能量可以通过发光的形式消耗掉。由于光激发而发光的过程叫做光致发光。,光致发光高分子材料的定义,光致发光高分子材料是将荧光物质(芳香稠环、电荷转移络合物或金属)引入高分子骨架的功能高分子材料。,当分子中的一个电子吸收光能量被激发时，通常它的自旋不变，则激发态是单,重,态如果激发过程中电子发生自旋反转，则激发态为三重态三重态的能量常常较单重态低当有机分子在光能(光子)激发下被激发到激发单重态(S)，经振动能级驰豫到最低激发单重态(S1)，最后由S1回到基态S0，此时产生荧光，或者经由最低激发三重态(T1)，(S1-T1)，最后产生T1-S0的电子跃迁，此时辐射出磷光,光致发光高分子材料原理,有机物的发光是分子从激发态回到基态产生的辐射跃迁现象获得有机分子发光的途径很多，光致发光中大多数有机物具有偶数电子，基态时电子成对的存在于各分子轨道根据泡利不相容原理，同一轨道上的两个电子自旋相反，所以分子中总的电子自旋为零，这个分子所处的电子能态称为单重态(2s+1=0),电致发光高分子材料,电致发光(electroluminescent)，又可称电场发光，简称EL，是通过加在两电极的电压产生电场，被电场激发的电子碰击发光中心，而引致电子解级的跃进、变化、复合导致发光的一种物理现象。电致发光物料的例子包括掺杂了铜和银的硫化锌和蓝色钻石。目前电致发光的研究方向主要为有机材料的应用。,电致发光高分子材料定义,PLED（polymer,light-emitting,diode的缩写）,即第二种有机发光材料为高分子聚合物，也称为高分子发光二极管(PLED)，由英国剑桥大学的杰里米伯勒德及其同事首先发现。聚合物大多由小的有机分子以链状方式结合在一起，以旋涂法形成高分子有机发光二极管。,电致发光高分子材料,发光,原,理,电致发光是通过正负电极向发光层的最高占有轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)分别注入空穴和电子,这些在电极附近生成的空间电荷相对迁移,在发光层内,电子和空穴相遇复合,形成激子,激子经过辐射衰变而发射可见光,或者激发活性层中其他发射体分子而发光。,二、发光材料的分类,按激发方式可分为：,1、光致发光材料,2,、电致发光材料,3、,阴极射线发光材料,4,、化学发光材料,5,、热致发光材料,阴极射线发光材料,发光原理：电子束激发发光材料引起的发光。,射线轰击矿物可发出可见光,化学发光材料,热致发光材料,受激发后的发光体在停止发光后，对其加热升温，又继续发光并逐渐加强的材料叫热致发光材料。但热能不是用来激发发光，而是释放光能的。,光致发光材料,根据光致变色化合物或基团可分为6大类,1、甲亚胺结构型：主链含邻羟基苯亚甲胺基团的高分子具有光致变色功能，光致变色机理是在光照下甲亚氨基邻位羟基上氢发生分子内迁移，使顺式烯醇变为反式酮，导致吸收光谱变化。,2、,硫卡巴腙结构型：由对（甲基丙烯酰氨基）苯基二硫腙络合物与苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯或丙烯酰胺的共聚物制备的光致变色高分子，在光照下可变色。,3、偶氮苯型,在高分子主链或侧链引入偶氮苯，可制备光致变色高分子材料，光致变色机理由偶氮苯的顺反异构引起，偶氮苯在光照下可从反式转为顺式，顺式是不稳定的，在暗条件下回复到反式。,4、聚联吡啶型 在光照下发生氧化-还原反应而变色。,5、噻嗪结构型 噻嗪是含硫和氮杂原子的杂环化合物，光致变色机理是通过氧化-还原反应，其氧化态是有色的，还原态是无色的。,6、螺结构型,螺苯并吡喃和螺噁嗪具有光致变色功,能,螺苯吡喃和甲基丙烯酸甲酯共聚或接枝到高分子侧链上可制备此类光致变色高分子,材,料。,电致发光材料,电致发光高分子材料大体分为以下几类,1,、,芴类电致发光材料,（芴的均聚物、共聚物）,在众多的聚合物电致发光材料中，聚烷基芴及其衍生物由于具有较高的荧光效率、较好的光热稳定性、发射光谱可以覆盖整个可见光区等优点，成为近来研究和开发的重点。,聚芴,芴均聚物,2、,芴的纳米晶或纳米乳液类电致发光材料,3、,PPV,类电致发光材料,从结构上可分为含氟的,PPV,衍生物、含氰基的,PPV,衍生物、含噻吩的,PPV,衍生物、含吡啶的,PPV,衍生物、含噁二唑的,PPV,衍生物、含萘的,PPV,衍生物、含芴的,PPV,衍生物、侧链含,C60,的,PPV,衍生物、以及含磷的,PPV,衍生物等,4、,聚噻吩类（,PTs,）电致发光材料,在电致发光领域，,PT,自,1991,年被,Ohmori,首次发现电致发光性质以来，经过,10,多年的发展，,PT,是仅次于,PPV,的高分子材料,5、,聚苯类（,PPPs,）电致发光材料,发光材料的特点,夜明设施,荧光灯,高清显示设备,夜明设施（长余辉材料）,长余辉发光材料是一种性能优良，无需任何电源就自行行发光的材料。,长余辉发光材料是吸收光能后进行蓄光而后发光的物质。白天利用太阳光能蓄光，夜晚发光这一特点，使其在发光的钟表、轮船、飞机的仪表盘,道路照明，建筑标志物等的应用上有着诱人的前景，是一种绝好的,“,绿色,”,光源。,在光线较暗的场所、黑夜或者突然照明断电的时候，这种材料能起到应急显示、安全照明的作用。没有放射性、安全可靠、结构稳定。,荧光灯（日光灯、节能灯）,荧光灯用荧光粉,对于灯用荧光粉的要求就是能强烈吸收,254nm,的辐射,线，并能高效的转化这些被它吸收的辐射能。,20,世纪,50,年代以后的荧光灯大都采用卤磷酸钙，俗称卤粉。卤粉价格便宜，但发光效率不够高，热稳定性差，光衰较大，光通维持率低，因此，它不适用于细管径紧凑型荧光灯中。,我们目前使用较多的荧光灯采用低压汞蒸气发射,254nm,紫外光作为激发光源。这类荧光材料由于技术成熟，量子效率可以接近,100%,，能量转换效率可以接近,50%,。但是汞有毒，容易对环境和人们身体健康造成危害。,出于环保考虑，新兴的无汞荧光灯选用惰性气体放电发光来代替汞蒸汽激发荧光粉，主要采用在惰性气体中能量转化效率最高的,Xe,气。,高清显示设备,复杂的制备工艺,低发光效率,不能大面积,平板显示,发光颜色不易调节,较难实现全色发光，尤其是蓝光,存在的问题,无机半导体,有机,EL,器件特别是高分子,EL,器件体现了下一代高清显示设备的主要特点，在彩色平板显示领域显示了强大的竞争力。,低压直流驱动,：驱动电压小于,10V,，省电,亮度高,：最大亮度超过,14,万,cd/m,2,，而,CRT,最大亮度为,150 cd/m,2,，,LCD,最大亮度约为,500 cd/m,2,响应速度快,：,10,-8,s,，响应时间比,LCD,显示屏快,1,万倍，这个速度更适合数字设备支持视频节目,超薄,：厚度仅为,LCD,的,1/10,其他,：视角宽、全固化、对比度高、主动发光、工作温度范围宽、可实现软屏显示，等等,多年来，研究人员对有机小分子电致发光性能开发作了大量的尝试并取得了巨大的成就。例如，,2005,年，韩国三星公司在国际数据显示博览会,(IMID),上，推出了,40,英寸,OLED,电视机,，具,1280 x800,的分辨率,，,最大亮度,600nit,，,对比度,5000:1,。,但是，有机小分子发光材料普遍存在,容易结晶,和,界面分相,等问题，,降低,了器件的,寿命,，加上器件制作主要采用,真空蒸镀方式,，不仅,成本高,，,工艺相对复杂,，同时也给实现,大面积显示,带来了一定的,困难,。,相比于有机小分子发光材料，聚合物发光材料具有如下优势：,具有良好的机械加工性，其玻璃化温度高，不易结晶，器件制作简单,可采用旋涂、喷墨打印等简单方式成膜，很容易实现大面积显示,通过选择不同的聚合物，或通过改变共轭长度、更换取代基、调整主、侧链结构及组成等多种途径得到包括红、绿、蓝三基色的各种颜色的发光,利用聚合物的绕曲性，可在柔韧的衬底上制作可折叠的显示器,因此，聚合物发光材料被认为是制备质轻、成本低、可折叠卷曲的柔性显示器的首选材料。,四、发光,材料的用途,光致发光材料,的应用,光致发光材料的应用较为普遍。光致发光粉是制作发光油墨、发光涂料、发光塑料、发光印花浆的理想材料。发光油墨不但适用于网印各种发光效果的图案文字，如标牌、玩具、字画、玻璃画、不干胶等，而且因其具有透明度高、成膜性好、涂层薄等特点，可在各类浮雕、圆雕（佛像、瓷像、石膏像、唐三彩）、高分子画、灯饰等工艺品上喷涂或网印，在不影响其原有的饰彩或线条的前提下大大提高其附加值。发光油墨的颜色有：透明、红、蓝、绿、黄等。,稀土光致发光高分子材料 主要用于各类不同用途的光源，如照明、复印机光源、光化学光源等。其中三基色荧光粉,(,由辐射红、绿、蓝色光的三种稀土的荧光粉按一定比例混合而成,),制成的节能灯，由于光效高于白炽灯二倍以上，光色好，受到世界各国的重视,光致发光材料应用在安全方面与装饰品或其他小物品上,光致储能夜光粉采用新型稀土发光材料,电致发光材料,的应用,为实现彩色电致发光平板显示，目前大力研究开发掺杂稀土的电致发光的薄膜材料，一种等离子显示板,(PDP),已经开发成功制成了壁挂式的彩色电视机。,PDP,发光原理是在两块基玻璃基板之间的惰性气体在电压作用下发生气体放电而产生紫外线，进而激发三基色荧光粉而产生光。由于,PDP,响应速度快，视角大，亮度高而制成大屏幕。,日本富士通开发的,PDP,大屏幕,(42,英寸大屏幕，厚,15cm),彩色已推向市场。等离子显示屏中大都采用稀土荧光粉。,因此，在等离子显示屏取代了今天的电视后，对稀土荧光粉的需求将大大增加,OLED,简单介绍,电致发光显示设备一般包括发光二极管,(LED),、粉末磷设备、薄膜电致发光设备,(TFEL),和厚介质电致发光设备等。,OLED,为有机,LED,OLED,的主要应用领域包括：,壁挂电视与电脑显示器。,OELD,具有高亮度、宽视角、高对比度、色彩丰富等特性，尤其是重叠像素,OELD(SOLED),显示技术能够提供比传统显示技术高,3,倍的分辨率，可调节色彩及像素尺寸到无限小，适合于高清晰显示器。,OELD,显示器比液晶显示器,(LED),更轻、更薄，制造的壁挂电视更美观、更节省空间。,通讯终端与仪表显示工作空间狭小的汽车驾驶室给,OELD,显示器提供了用武之地，,OELD,工作电压低、能耗低，它可大大减少汽车驾驶室内热量和电子噪声的产生,军事与航天领域。,OLED,有极佳的抗震性及宽温度特性,(,一,40,70,),，能在恶劣的环境中正常工作，可用于机载显示设备,透明,OELD(TOELD),与柔软,OELD(FOLED),美国通用显示公司研发的,TOELD,与,FOELD,将改变传统显示器概念，它为人们提供一种像玻璃一样透明、像纸一样柔软的显示器,电致发光高分子材料,LED,发光字,电致发光冷光标,电致发光冷光标,电致发光纤维,广告牌制作材料,有机电致发光二极管制作柔软屏幕手机,t,恤均衡器电致发光灯,五、现在人们对于发光材料的研究,方向,？,1,、光致发光材料：,（,1,）、半导体光致发光特性研究,光致发光是半导体光学的重要部分。尽管国内外有很多人在研究光致发光,但是研究大多都是集中在利用光致发光谱分析材料的缺陷和器件的结构等。,半导体光致发光材料的研究从事了光致发光的探索性研究,主要研究了光致发光的能带结构、发光效率和输出特性。通过提高辐射复合效率,减少非辐射复合的效率，进而提高发光效率。,辐射复合效率的提高就要求尽量把载流子集中到一个区域。在以上分析的基础上,得到了满足要求的结构,并且利用异质结的势垒高度和渐变能带产生的电场,进一步增加载流子浓度。接着,利用,ISETCAD,软件,分别优化外体区吸收层和外激活区吸收层,得出每种情况下的最优结构。,然后对比分析了发光区域采用不同材料、宽度为大尺寸或量子尺寸时,对于器件的影响。还分析了发光区域的宽度处于量子尺寸时,两边势垒高度的变化对于光致发光特性的影响。最后总体考虑各层对于结构的影响,得出最有利于提高光致发光输出能量的结构。,59,半导体发光照明材料：,2,、电致发光材料：,（,1,）,POSS,基电致发光材料的合成与性能研究：,以乙烯基三氯硅烷和环戊基三氯硅烷为原料，经过水解缩合分别制备了八乙烯基,POSS(POSS1),和三羟基七环戊基七聚硅氧烷。,T7,和丙基三氯硅氧烷通过顶角戴帽反应得到了烯丙基,-,七环戊基,（,2,）、四芳基硅有机电致发光材料的合成及性质,研究,四面体有机分子作为树枝状有机物,具有良好的发光性能,在化学和材料方面引起了很多的注意。具有这些分枝结构的荧光材料,由于自身的空间位阻,不容易在固态下聚集。,研究中通过氢谱、碳谱和质谱对四芳基硅化物的结构进行了表征，并测定了它们溶液中的吸收和发射光谱。,（,3,）有机电致发光器件（,OLED,）用吡嗪嘧啶铱（）磷光材料的研究：,通过合成吡嗪系列有机主配体和嘧啶系列有机辅助配体,以及它们的铱,(),系列配合物,并通过元素分析,熔点测定,核磁共振等手段对合成的化合物进行结构表征,利用紫外,-,可见光谱仪和荧光光谱仪测定铱,(),系列配合物磷光材料的吸收光谱以及光致发光光谱,发光材料在我们生活中扮演重要的角色，人们对它的研究也不曾停止。除了上述的一些研究之外，发光材料与器件国家重点实验室华南理工大学主要研究有机高分子发光器件、掺稀土光学功能材料结构与发光性能、太阳电池、传感器和探测器、全印刷制备光电器件等；另外还有对于铕红色电致发光材料的合成和性质研究,发光材料在我们生活中扮演重要的角色，人们对它的研究也不曾停止。除了上述的一些研究之外，发光材料与器件国家重点实验室华南理工大学主要研究有机高分子发光器件、掺稀土光学功能材料结构与发光性能、太阳电池、传感器和探测器、全印刷制备光电器件等；另外还有对于铕红色电致发光材料的合成和性质研究,发光材料在我们生活中扮演重要的角色，人们对它的研究也不曾停止。除了上述的一些研究之外，发光材料与器件国家重点实验室华南理工大学主要研究有机高分子发光器件、掺稀土光学功能材料结构与发光性能、太阳电池、传感器和探测器、全印刷制备光电器件等；另外还有对于铕红色电致发光材料的合成和性质研究,人造小太阳以及对,OLED,的进一步研究等,人造小太阳的研究,（,4,）,OLED,的研究：,OLED,显示技术具有自发光的特性，采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板，当有电流通过时，这些有机材料就会发光，而且,OLED,显示屏幕可视角度大，并且能够显著节省电能，从,2003,年开始这种显示设备在,MP3,播放器上得到了广泛应用，,OLED,屏幕具备了许多,OLED,。,自从 邓青云教授和,Vanslyke,采用了超薄膜技术，用透明导电膜作阳极，,AlQ3,作发光层，三芳胺作空穴传输层，,Mg/Ag,合金作阴极，制成了双层有机电致发光器件。,1990,年，,Burroughes,等人发现了以共轭高分子,PPV,为发光层的,OLED,，从此在全世界范围内掀起了,OLED,研究的热潮。邓教授也因此被称为“,OLED,之父”。,OLED,OLED,OLED,OLED,3,、,4,、,5,、,2,、,光致发光材料的应用,电致发光材料的应用,阴极射线发光材料的应用,化学发光材,料的应用,热致发光,材料,的应用,1、,六、发光材料的应用,光致发光材料的应用,一,光致发光材料一个主要的应用领域是照明光源，,包括低压汞灯、高压汞灯、彩色荧光灯、三基色灯和紫外灯等。,低压汞灯与紫外灯,低压汞灯,低压汞灯又称灭菌灯，主要应用作杀菌灯、荧光分析、光谱仪波长基准。低压汞灯光强低，光固化速度慢，但发热量小，不需冷却就可使用，在印刷制版上用得也较多。,紫外线杀菌灯（,UV,灯），实际上是属于一种低压汞灯。它利用低压汞蒸汽（,10-2Pa,）被激发后发射的紫外线被灯管内壁的,荧光粉,吸收后激发出可见光。,低压汞灯与紫外灯,紫外灯,低压汞灯消毒杀菌用途很广，有医院、学校、托儿所、电影院、公交车、办公室、家庭等，它能净化空气，消除霉味，另外还能产生一定量的负氧离子，经紫外线消毒的房间，空气特别清新。在公共场合，经紫外线消毒，可避免一些病菌经空气传播或经物体表面传播。长寿命的紫外线杀菌灯在水消毒、环保工程方面的应用意义重大。,高压汞灯,高压汞灯,高压汞灯是玻壳内表面涂有荧光粉的高压汞蒸汽放电灯，发柔和的白色灯光。结构简单，低成本，低维修费用，可直接取代普通白炽灯，具有光效长，寿命长，省电经济的特点。,主要用于工业照明、仓库照明、街道照明、泛光照明、安全照明等。高压汞灯发出的光中不含红色，它照射下的物体发青，,因此只适于广场、街道的照明。,彩色荧光灯,彩色荧光灯,彩色荧光灯灯管内壁涂有荧光粉，荧光粉吸收紫外线的辐射能后发出可见光。荧光粉不同，发出的光线也不同，这就是荧光灯可做成白色和各种彩色的缘由。荧光灯的发光效率远比白炽灯和卤钨灯高，是目前节能的电光源。,三基色灯,三基色灯,三基色是指红、绿、蓝三种基本色光，荧光灯用的红绿蓝三种基色荧光粉都以稀土元素作为主要成分。三基色荧光灯就是在灯管上涂有三基色稀土荧光粉，并填充高效发光气体而制成的。三基色荧光灯是优质的绿色照明产品，目前世界各国都在大力提倡和推广的光源。在欧美和日本等发达国家，它已取代了大部分的白炽灯，并逐步取代普通荧光灯。,光致发光材料的应用,二,光致材料的另一个重要的应用领域是,等离子体显示。,等离子体显示技术（,PDP,）主要,利用,电极加电压、惰性气体游离产生的紫外光激发荧光粉发光制,成,显示屏,。,等离子体显示具有亮度大、对比度高、寿命长、视角大、功耗低等优点。,主要用于计算机终端显示以及各种图形、符号、数字的显示。还可用于,壁挂式彩色电视,和,大屏幕显示,等。,等离子体显示器,光致发光材料的应用,三,光致发光粉,是制作发光油墨、发光涂料、发光塑料、发光印花浆的理想材料。,红 橙 黄 绿 蓝 紫,光致发光材料的应用,发光油墨图,发光油墨,适用于网印,各种发光效果的图案,文字，如标牌、玩具,、字画、玻璃画、不,干胶等。,因其具有透明度高、成膜性好、涂层薄等特点，可在各类浮雕、圆雕（佛像、瓷像、石膏像、唐三彩）、高分子画、灯饰等工艺品上喷涂或网印，在不影响其原有的饰彩或线条的前提下大大提高其附加值。,发光油墨的颜色有：透明、红、,蓝、绿、黄等。,光致发光材料的应用,四,光致发光材料在安全方面上的应用是其最为普遍的。在安全方面，光致发光材料可用作安全出口指示标记、撤离标记等。它能保持最亮的光照度和持续长时间照明。,光致发光材料的应用,五,用光致发光材料制作精美产品，一些不属安全标志的产品。,例如：,T,恤衫、宣传品、儿童玩具、小标签等可以利用光致发光材料进行装饰印刷。,T,恤衫,宣传品,电致发光材料,OLED的应用,商业领域：主要应用在POS机,和,ATM机、复印机、自动售货机、游戏机、,公用电话亭,、加油站、打卡机、门禁系统、电子秤等产品和设备的显示屏。,消费类电子产品：主要应用有装饰用品(软屏)与灯具、各类音响设备、计算器、数码相机、数码摄像机、便携式DVD、便携式电枧机、电子钟表、掌上游戏机、各种家用电器(OLED电视)等产品的显示屏。,工业应用场合：主要应用有各类仪器仪表、手持设备等的显示屏。,通信领域：主要应用有3G手机、各类可视对讲系统(可视电话)、移动网络终端,、,ebook(电子图书)等产品的显示屏。,交通领域：主要应用有GPS、车载音响、车载电话、飞机仪表和设备等各种指示标志性的显示屏。如微显示器，这种技术最早用于战斗机飞行员，现在的穿戴式电脑也用它。有了它，移动设备就不再受显示器体积大、耗电多的限制。,军事,头盔安装显示器,阴极射线发光,的应用,最常见的阴极射线发光是电视、雷达、示波器、计算机的荧光屏的发光。这是目前最重要的显示手段。这种发光的激发过程是:能量大约在几千电子伏以上的高速电子打到荧光粉表面时，大部分都可进入材料内部。,阴极射线发光还可以作为一种分析手段来研究物质的结构和成分。扫描电子显微镜就有专门的检测发光的部件，可以观察样品的阴极射线发光像，并同样品的形貌像以及次级电子像进行对比。最近更发展到测量微区的阴级射线发光的强度、光谱和余辉，从而获得微区内物质的结构、缺陷和杂质情况的信息，这对材料科学有很大的作用。,化学发光材料的应用,化学发光材料(亦称化学冷光材料)的相关定义及分类，阐述了化学发光材料的发光机理、制备技术及其独特的应用性能，以及它们在军事、民用等领域中表现出的潜在的研究价值，并对其在防化(装备)领域的应用前景作了初步探索,.,化学发光材料荧光棒,化学发光原理制成,发光材料在日常生活中的应用,Thank 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