荧光与磷光：材料发光原理及应用差异

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：前者从材料的单重电子能级发射光子，后者利用三重态能级的弛豫发光。当然，磷光器件的响应时间比荧光器件的更长，原因在于磷光材料三重态能级的弛豫。对于低分辨率无源矩阵显示器，荧光分子是更好的选择；而对于有源矩阵显示器和常规照明来说，应选择磷光材料。目前，磷光材料仍未能以聚合物的形式出现；只能用小分子产生蓝色磷光。图8-11 两种发光有机材料的能带图（上方）和效率（下方）

有机发光材料可以不同的形式存在，它们的制备或辐射弛豫模式存在不同。

与简单的发光体相比，某些称为发光掺杂剂的材料需要分散于有机基体中，使电子-空穴对向掺杂剂的HOMO和LUMO能级传递，或使基体中的激子向掺杂剂传递（Fo¨rster传递），或者基体发射出被掺杂剂吸收的光子，掺杂剂再将光子重新发射出去（Dexter传递）。

此外，在这些材料中，应区别荧光材料和磷光材料。前者从材料的单重电子能级发射光子，后者利用三重态能级的弛豫发光（见图8-11）。

理论上，费米黄金规则禁止了三重态能级的辐射弛豫。此外，三重态能级比单重态能级大3倍，从而使OLED的最大量子效率降低为理论值的25%。然而对于表现出强自旋轨道耦合的分子，例如原子量为金属中心的有机金属分子，三重态和单重态的混合允许来自三重态的辐射弛豫并显著改善电致发光效率。一个磷光小分子的著名例子是Irppy^[9]，这是一种绿光发光掺杂剂。

通常，尤其是磷光发射器，其发光层由两种材料构成：基体（或基质）与发光掺杂材料。使每种材料的特性实现了解相关。基质中的HOMO和LUMO能级有利于减小欧姆损耗和向掺杂材料中传递的能量。应注意区别两种类型的传递：Foster传递和Dexter传递。

当然，磷光器件的响应时间比荧光器件的更长，原因在于磷光材料三重态能级的弛豫。此外如图8-11所示，磷光材料使低电压时的转换效率（单位为cd/A或lm/W）特别高。然而随着电压的增加，效率因三重态-三重态的湮没现象而迅速降低。

根据对器件的要求，如有源或无源矩阵显示器、常规照明或高亮度显示器等，应选择最满足需要的技术。对于低分辨率无源矩阵显示器，荧光分子是更好的选择；而对于有源矩阵显示器和常规照明来说，应选择磷光材料。目前，磷光材料仍未能以聚合物的形式出现；只能用小分子产生蓝色磷光。

图8-11 两种发光有机材料（左边为荧光材料，右边为磷光材料）的能带图（上方）和效率（下方）

荧光与磷光：材料发光原理及应用差异

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