新型电致发光材料与器件

有机电致发光器件有时也称为有机发光二极管（organic lightemitting diodes,OLEDs或OLED），具有超薄、主动发光、响应速度快、驱动电压低以及可做成柔性器件等特点，是下一代照明和显示器件的主流。经过多年来各界人士的努力,OLED已经广泛应用于手机屏和计算机终端显示器等，并且新一代超薄型大屏幕OLED彩色电视也已在市场上出现。此外，随着半导体量子点的研究和应用迅猛发展，基于半导体量子点的电致发光器件（quantumdot lightemitting diodes,QLEDs或QLED；又称为量子点发光二极管）由于色纯度高、发光稳定等优势近年来取得了飞速发展，已成为OLED强有力的竞争者，极有可能成为下一代平板显示器件的主力军。
我国已经在国家战略性新兴产业发展规划中明确提出“实现主动矩阵有机发光二极管、超高清量子点液晶显示、柔性显示等技术国产化突破及规模应用”，同时还提出“拓展纳米材料在光电子、新能源、生物医药等领域应用范围”等。总之，目前以有机/聚合物和半导体量子点为代表的新型电致发光材料与器件受到了国内外众多企业和人士的广泛关注，目前已经从基础研究走向了产业化阶段。
本书在化学工业出版社曾出版的《有机电致发光材料及应用》一书基础上，对有机电致发光材料与器件的更新相关研究成果进行了系统总结，特别是对近十年发展起来的半导体量子点发光材料和器件，以及更近的研究热点，也是发光与照明领域极有潜力的竞争者之一的卤素钙钛矿发光材料与器件等相关领域的研究新进展进行了系统阐述，并结合了编者多年来从事发光材料与器件的相关研究经验和体会。
本书由唐爱伟、胡煜峰、崔秋红等编著。全书共分为7章。第1章概论和第2章有机电致发光的物理过程部分由胡煜峰和滕枫编写，第3章有机电致发光材料由崔秋红编写，第4章有机电致发光器件由胡煜峰编写，第5章半导体量子点材料和第6章半导体量子点电致发光器件由唐爱伟编写，第7章卤素钙钛矿材料及其电致发光器件由唐爱伟和崔秋红编写。特别感谢滕枫教授和侯延冰教授在第1～4章编写上给予的大力帮助。在本书的编写过程中，受到了化学工业出版社的大力支持与鼓励，在此也表示衷心感谢。
由于新型电致发光材料与器件的发展日新月异，而且涉及的学科众多，相关文献资料浩如烟海，加之作者水平和时间有限，不足之处在所难免，敬请广大读者批评指正！

编著者
2023年1月

目前以有机/聚合物和半导体量子点为代表的新型电致发光材料与器件受到了国内外众多企业和人士的广泛关注。本书从新型电致发光材料与器件原理，以及关键材料的开发与应用技术出发，内容涵盖有机电致发光概念与过程、有机电致发光材料、有机电致发光器件、半导体量子点材料、半导体量子点电致发光器件、 卤素钙钛矿材料及其电致发光器件等。全书反映了国内外新型电致发光材料与器件研究及应用领域的更新成果，展现了新技术发展和研究趋势。
本书具有较强的理论性、科学性和系统性，兼具实用价值，可供从事照明与显示技术、发光材料与器件、半导体材料等研发、生产的科技工作者、产业界人士，以及新材料及相关专业领域从事研究、开发及应用的专业技术人员、管理人员参考，也可用作相关专业教学参考书。

第1章概论/001
1.1光与发光001
1.2无机发光材料与器件004
1.2.1基于荧光粉的发光材料与器件004
1.2.2无机电致发光材料与器件006
1.3有机电致发光材料与器件012
1.4其他新型电致发光材料与器件016
参考文献018

第2章有机电致发光的物理过程/019
2.1有机半导体的基本概念019
2.2有机半导体的激发态021
2.3有机半导体的激发态过程024
2.4有机半导体中无辐射过程025
2.4.1无辐射跃迁025
2.4.2内转换025
2.4.3系间窜越026
2.5有机半导体的辐射跃迁027
2.5.1单重态发光027
2.5.2三重态发光032
2.5.3热激活延迟荧光（TADF）033
2.5.4三重态-三重态猝灭（TTA）发光035
2.5.5局域电荷转移杂化态（HTLC）发光035
2.5.6双重态激子发光036
2.5.7激基缔合物与激基复合物发光036
2.6激发态的能量转移与电子转移038
2.6.1能量转移038
2.6.2激发态的电子转移039
2.7有机半导体中的电输运041
2.7.1有机半导体与电极接触043
2.7.2载流子的注入044
2.7.3载流子的传输047
2.7.4有机半导体中的激子产生048
2.7.5激子的扩散与复合050
2.8有机电致发光效率051
参考文献052

第3章有机电致发光材料/056
3.1发光材料056
3.1.1有机小分子发光材料057
3.1.2配合物发光材料062
3.1.3聚合物发光材料0653.2电子传输材料067
3.2.1有机小分子电子传输材料068
3.2.2聚合物电子传输材料072
3.2.3有机金属配合物电子传输材料077
3.2.4其他类电子传输材料077
3.3空穴传输材料078
3.3.1有机小分子空穴传输材料078
3.3.2聚合物空穴传输材料081
3.4界面修饰材料082
3.4.1空穴注入缓冲材料082
3.4.2电子注入缓冲材料084
3.4.3导电聚合物085
3.5总结与展望085
参考文献086

第4章有机电致发光器件/088
4.1有机电致发光历史088
4.2有机电致发光器件组件介绍090
4.2.1电极091
4.2.2电极修饰层093
4.2.3发光层094
4.2.4载流子传输层099
4.3有机电致发光器件结构100
4.3.1传统有机电致发光器件结构100
4.3.2特殊有机发光器件结构102
4.4有机电致发光器件制备方法108
4.4.1ITO导电玻璃处理108
4.4.2有机功能层制备109
4.4.3阴极制备111
4.4.4器件封装112
4.5有机电致发光器件发展的挑战与展望112
参考文献113

第5章半导体量子点材料/117
5.1半导体量子点简介117
5.2半导体量子点的电子结构118
5.3半导体量子点的发光性能120
5.3.1体相半导体材料的发光过程120
5.3.2半导体量子点的发光过程121
5.4半导体量子点的光学性能表征123
5.4.1半导体量子点的吸收光谱123
5.4.2半导体量子点的激发光谱和发射光谱124
5.4.3半导体量子点的时间分辨发射光谱125
5.4.4半导体量子点的光致发光量子产率127
5.5半导体量子点的合成130
5.5.1Ⅱ-Ⅵ族半导体量子点132
5.5.2Ⅳ-Ⅵ族半导体量子点136
5.5.3Ⅲ-Ⅴ族半导体量子点137
5.5.4Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族半导体量子点140
5.6半导体量子点的功能化修饰145
5.6.1半导体量子点的核壳结构145
5.6.2半导体量子点的表面配体修饰147
参考文献150

第6章半导体量子点电致发光器件/154
6.1半导体量子点电致发光器件的发展历史154
6.2半导体量子点电致发光器件的结构156
6.2.1半导体量子点/有机层结构156
6.2.2有机层/半导体量子点/有机层结构157
6.2.3无机层/半导体量子点/无机层结构158
6.2.4有机层/半导体量子点/无机层结构160
6.3半导体量子点电致发光器件的制备164
6.3.1溶液成膜技术165
6.3.2光刻技术 167
6.3.3物理气相沉积技术167
6.4半导体量子点电致发光器件的性能优化168
6.4.1半导体量子点表面修饰和改性168
6.4.2器件的界面工程170
6.5半导体量子点电致发光器件的性能评估174
6.6半导体量子点电致发光器件的展望176
参考文献177

第7章卤素钙钛矿材料及其电致发光器件/181
7.1卤素钙钛矿材料的结构及发光特点181
7.1.1卤素钙钛矿材料的结构181
7.1.2卤素钙钛矿材料的发光特点184
7.2卤素钙钛矿材料的制备方法185
7.2.1卤素钙钛矿薄膜的制备方法185
7.2.2卤素钙钛矿量子点的制备方法187
7.3基于卤素钙钛矿材料的电致发光器件发展191
7.4卤素钙钛矿电致发光器件性能提升策略192
7.4.1钙钛矿薄膜质量的优化192
7.4.2卤素钙钛矿材料组分和结构优化194
7.4.3卤素钙钛矿电致发光器件的界面工程197
7.5钙钛矿发光材料与器件的展望199
参考文献200