OLED材料的发光原理|UIVCHEM
2017-03-31

电子自旋量子数和电子激发态多重度。
首先是电子自旋量子数:
     如果把原子比作太阳系的话,原子核是太阳,电子就是行星。与行星类似,电子在围绕原子核运动的时候(并不是公转哦,而是随机的位置闪现,形成云状),本身也在自转(严格讲也不是自转,其产生的效果等同于自转)。根据史特恩-格拉赫实验测量得出,电子自旋量子数的值为1/2或-1/2(单位是h/2Pi,h是普朗克常量)注:括号里的话看看就行,不要试图深入理解,因为这些属于大杀器《量子力学》的内容。
然后是电子激发态多重度:
     电子激发态的多重度用M=2s+1表示,s为电子自旋量子数的代数和(代数和没有负数),即ms1+ms2,数值为0(1/2+负1/2)或1(1/2+1/2)。据泡利不相容原理,分子中同一轨道所占据的两个电子必须具有相反的自旋方向,即自旋配对。假如分子中全部轨道里的电子都是自旋配对的(1/2配负1/2),即s=0,分子的多重度M=1,该分子体系便处于单重态,用符号S表示,大多数有机物分子的基态处于单重态。电子跃迁时如果还伴随自旋方向的改变,分子便有了两个自旋不配对的电子,即s=1(1/2+1/2),分子的多重度M=3,该分子体系处于三重态,用符号T表示。根据洪德定则,处于分立轨道上的非成对电子,平行自旋要比成对自旋更稳定些,因此三重态能级总是比相应的单重态略低。单重态和三重态指的是两个自旋电子不同的耦合状态,是通过复杂的计算得出的。

oled材料

     按发明时间,OLED材料分为三代:荧光材料、磷光材料和热激活延迟材料(TADF),其中荧光OLED材料和磷光OLED材料已经广泛的应用到OLED材料量产中,而TADF材料目前还不成熟,但正在向量产的目标努力。电子空穴复合产生的激子会将能量转移给有机材料分子中的电子,这些电子吸收能量后会跃迁到激发态。而电子的激发态有单重态和三重态之分,算起来一共四种状态,大家本着平均主义原则,获得相同数量的电子,即单重态获得25%,三重态获得75%。对荧光材料来讲,处于三重态的电子跃迁时并不发光,而是隙间跨越到基态或释放热量,所以荧光材料只能依靠25%的单重态电子发光,这也就是为什么荧光材料的发光效率只有25%(专业讲法为内量子效率)。而磷光材料发出的光是三重态上的电子跃迁时发出的,当三重态上的电子跃迁完之后,单重态上的电子还可以通过ISC到达三重态,并最终从三重态跃迁回基态,也就是说磷光材料里所有的激发态电子都可以发光,内量子效率为100%。
     目前量产的OLED三原色中,红色和绿色都是磷光OLED材料,只有蓝色是荧光OLED材料,所以蓝色的效率一直是很大的问题。因为实在做不出深蓝色的磷光OLED材料,科学家们只好通过其他方式来提高蓝色的发光效率,其中最有前景的便是TADF材料。

 

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