文 献 综 述

一、课题研究背景：

有机电致发光是指有机发光材料在电场作用下，受到电流和电场的激发作用产生发光的现象，它是一个将电能直接转化为光能的一种发光过程。根据发光机理不同，有机电致发光大致可分为荧光(fluorescence)、磷光(phosphorescence)和热活性延迟荧光(thermally activated delayed fluorescence, TADF)电致发光三大类。荧光电致发光是单重态激子的辐射衰减，磷光电致发光是三重态激子的辐射衰减，而热活性延迟荧光电致发光是通过热活性激发，三重态激子通过反系间穿越转换为单重态激子进而辐射衰变发光。在电致发光中，由电子和空穴的复合而产生的激子，不受自旋规律的限制。理论上，按统计分布，形成三重态激子和单重态激子的比例是3:1，这也被Forrest等从实验中得到证实^[1]。因此，来自于单重态激子辐射跃迁的荧光只占总输入能量的25%；而来自三重态激子辐射衰减的磷光电致发光可以通过系间穿越将单重态转变成三重态，理论上可以利用全部激子100%的能量；TADF材料根据其发光机理，理论上也可以利用全部激子100%能量^[2]。

有机电致发光在柔性平板显示方面近年来发展十分迅速，已经被业界公认为可能替代液晶、未来最有希望的平板显示技术之一。目前，有机电致发光显示已经部分取代手机和电视的液晶屏幕。与液晶相比，有机电致发光具有超薄、自发光、视角宽、响应快、发光效率高、温度适应性好、生产工艺简单、驱动电压低、能耗低、成本低等一系列优点。而其发光层材料仅仅由几十纳米的有机分子薄膜构成，这使显示器件的厚度也只有几毫米。

除了在显示方面的优势外，有机电致发光在固体照明领域的应用前景更为突出。目前，许多国家将有机固体照明列入重点扶植项目。例如，美国能源部投入了专项资金用于资助公司（例如通用电子(GE)和联合显示公司(UDC)）以及各大科研院所（例如美国国家实验室和大学开展OLED固体照明的研究）^[3]。欧洲的”欧洲照明计划”也予以大量资金用于支持白光OLED的研究，主要以德国的德累斯顿大学、Osram公司以及荷兰的Philips公司等为主要依托单位展开研发工作。

而对于有机电致发光的基本原理，一般采用无机半导体器件的理论来解释^[4]。其主要分为五个步骤：载流子注入（在外界电压的驱动下，由阴极和阳极分别注入电子和空穴）；载流子的传输（注入的电子和空穴在有机物层内分别向电极迁移）；载流子的复合与激子的形成（迁移的电子和空穴相遇复合形成激子）；激子的迁移；激子发生辐射衰减而发光（激子通过释放能量将能量传递给有机发光分子，使其受到激发，从基态跃迁至激发态，当受激分子从激发态返回到基态时发生辐射跃迁而产生发光的现象）。

由于器件结构直接影响有机电致发光器件的效率和寿命，因此合理地设计器件结构，对于优化制备工艺、提高器件的性能是十分重要的。现在的有机电致发光器件一般采用多层结构，在单层结构的基础上，增加了电子传输层、电子阻挡层、空穴传输层、空穴阻挡层等结构，从而有利于解决载流子的注入、传输和复合问题^[5]。

同样，有机电致发光材料对改变器件的发光颜色、提高器件的发光效率、改善器件的寿命起着至关重要的作用。而为了减少三线态-三线态湮灭和浓度淬灭等不利因素的影响，发光材料必须以一定的比例分散到合适的有机主体材料当中。主体材料的设计要求主要有以下四点：①主体材料的三线态能级（E_T）应该高于客体材料，分子的共轭程度越高，三线态能级就越低；②主体材料的HOMO和LUMO与客体材料的能级相匹配；③主体材料应具有较高的载流子传输速率以及平衡的载流子传输性能；④主体材料要有好的热稳定性和成膜性^[6]。综上所述，与客体材料匹配的主体材料的研究非常重要，而其中咔唑因其较高的三线态能级成为组成主体材料最为常用的结构单元。

二、有机电致发光的研究进展：