光致发光及电致发光的基本知识.pptx
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1、第二章第二章 光致光致发光与光与电致致发光光基本原理基本原理 OLED OLED结构及工作原理构及工作原理 荧光的光的产生及性生及性质 磷光的磷光的产生及性生及性质主要内容主要内容1 1、电子和空穴分、电子和空穴分别从阴阳两极注入别从阴阳两极注入2 2、电子和空穴分别、电子和空穴分别在功能层中进行迁移在功能层中进行迁移3 3、电子和空穴在合、电子和空穴在合适的位置形成激子适的位置形成激子4 4、激子在一定的、激子在一定的范围内进行迁移范围内进行迁移5 5、激子、激子(或将能量传或将能量传递给其它中心递给其它中心)发光发光OLED结构及工作原理结构及工作原理吸收与发射吸收与发射有机分子被激发时,
2、电子的自旋没有改变,则激发态分子的总自旋仍为零,分子仍为单重态这就是激激发单重重态。按能量的高低,分别用S S1 1,S,S2 2,S S3 3等来表示若干激发单重态。若在分子激发时,跃迁的电子自旋发生了翻转,则分子中电子的总自旋S=1S=1。分子的多重性为2S+1=32S+1=3,分子处于三重三重态,用T T1 1,T,T2 2,T,T3 3等来表示不同能量的激发三重态。在光物理过程中,涉及最多的是S S0 0,S,S1 1和和T T1 1 三个态。电子的激发过程荧光与磷光光物理过程荧光与磷光荧光光谱分析简介 处于基态的物质分子受到激发后,跃迁到能量较高的能级,再从第一单重态跃迁到基态所产生
3、的光辐射第一单重态跃迁到基态所产生的光辐射,称之为荧光荧光。产生荧光必须具备产生荧光必须具备两个条件两个条件:1)分子的激态和基态的能量差必须与激发光频率相适应;2)吸收激发能量之后,分子必须具有一定的荧光量子效率。荧光的主要参数:荧光的主要参数:荧光效率、荧光强度、荧光寿命、极大波长荧光效率、荧光强度、荧光寿命、极大波长。荧光寿命荧光寿命:分子荧光从最大亮度I衰减为I/2所用的时间。激态分子的去活化过程(失能过程)激态分子的去活化过程(失能过程)1)1)振振动弛豫:弛豫:在液相或在液相或压力足力足够高的气相中高的气相中,处于激发态的分子因碰撞将能量以热的形式传递给周围的分子,从而从高振动能层
4、失活至低振动能层的过程,称为振动弛豫。3)3)系系间窜跃 指不同多重态间的无辐射跃迁,例如S1T1S1T1就是一种系间窜跃。通常,电子由S1的较低振动能级转移至T1的较高振动能级处。有时,通过热激发,有可能发生T1S1,然后由S1发生荧光。这是 产生延延迟荧光的机理光的机理。2)2)内内转化化 具有相同多重度相同多重度的分子,如果较高电子能级的低振动能层与较低电 子能级的高振动能层相重叠时,则电子可在重叠的能层之间通过振 动耦合产生无辐射跃迁,如S2S1;T2T1。激态分子的去活化过程(失能过程):激态分子的去活化过程(失能过程):4)4)外外转换受激分子与溶剂或其它溶质分子相互作用发生能量转
5、换。这一转换过程能使荧光或磷光强度减弱甚至消失的过程,也称“熄熄灭或或“猝猝灭”。5)5)荧光光发射射 处于S S1 1的电子跃迁至基态各振动能级时,将得到最大波长的荧光。而且不论电子开始被激发至什么高能级,最终将只只发射出射出最大波长的 荧光。荧光的产生在10-7-10-9s内完成。荧光猝灭荧光猝灭v荧光猝光猝灭:荧光物质分子与溶溶剂分子分子或其它溶溶质分子分子的相互作用引起荧光强度降低的现象称为荧光猝灭。能产生荧光猝灭的原因有以下几点:1 1)碰撞猝)碰撞猝灭:由于与猝灭剂分子发生碰撞,增加了非辐射跃迁的几率;2 2)静)静态猝猝灭(组成化合物的猝成化合物的猝灭):由于荧光物质分子与猝灭剂
6、分子生成非荧光的配合物;3 3)转入三重入三重态的猝的猝灭:分子由于系间跨越跃迁,由单重态跃迁到三重态。转入三重态的分子在常温下不发光,它们在与其它分子的碰撞中消耗能量而使荧光猝灭。4 4)发生生电子子转移反移反应的猝的猝灭:某些猝灭剂分子与荧光物质分子相互作用时,发生了电子转移反应,因而引起荧光猝灭。5 5)荧光物光物质的自猝的自猝灭:在浓度较高的荧光物质溶液中,单重激发态的分子在发生荧光之前和未激发的荧光物质分子碰撞而引起的自猝灭。荧光激光激发光光谱与与发射光射光谱1)1)激激发光光谱 改变激发波长,测量在最大发射波长处荧光强度的变化,以激发波长对荧光强度作图可得到激发光谱。2)2)发射光
7、射光谱 发射光谱即荧光光谱。以一定波长和强度的激发光辐照荧光物质,不同波长处产生不同强度的荧光,以荧光强度对其波长作图可得荧光 发射光谱。不同物质具有不同的特征发射峰,因而使用荧光发射光谱可用于鉴别荧光物质。3)3)激激发光光谱与与发射光射光谱的关系的关系 波波长比比较:与激发(或吸收)波长相比,荧光发射波长更长,即产生所谓Stokes位移。(振动弛豫失活)形状比形状比较:荧光光谱形状与激发波长无关。尽管分子受激可到达不同能级的激发态,但由于去活化(内转换和振动弛豫)到第一电子激发态的速率或几率很大,好像是分子受激只到达第一激发态一样。荧光的主要影响因素光的主要影响因素v共共轭效效应:共轭效应
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