看不见的光：紫外和近紫外有机发光
来源:中科院半导体所发布时间:2023-03-051651浏览
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文章来源：中国光学原文作者：Light新媒体
紫外和近紫外有机电致发光二极管（OLED）具有成本低、环境污染小、驱动电压低等特点，有望成为新一代商用紫外光源，在污染防治、物质分析、医疗卫生等领域有着广泛的应用前景。本文将介绍近年来高效紫外和近紫外发光材料的结构特点以及有利于提高设备性能的器件结构，并且讨论了紫外和近紫外OLED作为激发源在未来商业化过程中遇到的机遇和挑战。引言紫外和近紫外是OLED在短波发射范围的一个延伸，可广泛应用于消毒灭菌、水净化、紫外通信等领域。与目前常用的紫外光源如紫外发光二极管和紫外汞灯相比，紫外和近紫外OLED具有柔性轻薄、驱动电压低、环境友好等特点，受到科研人员的关注。然而，目前仍有许多问题阻碍着紫外和近紫外OLED的商业化应用，如器件效率低、材料合成困难、难以实现短波发射等。因此，如何实现高效紫外发射是目前紫外有机发光领域的研究热点之一，对扩展紫外OLED的应用范围有着重大意义。目前，针对紫外和近紫外OLED的研究主要是从开发新型有机紫外发光材料和器件结构优化两个方面进行。紫外/近紫外有机电致发光材料有机电致发光材料通常由多种显色基团和共轭杂环组成，分子的荧光性质受到共轭系统的尺寸、共面度和刚性、取代基的类型和位置以及几何构型等因素的影响。一方面，在紫外/近紫外有机电致发光材料的设计中，为了实现紫外光发射，必须将共轭系统的尺寸限制在较小的范围内，而这同时也限制了发光分子的尺寸。另一方面，为了提高邻近空穴传输层（HTL）和电子传输层（ETL）中的载流子注入，紫外/近紫外有机电致发光材料必须具有合适的最高占据分子轨道（HOMO）与最低未占据分子轨道（LUMO）能级。紫外有机电致发光器件如何在发光层中获得平衡的空穴和电子，是制备高效紫外有机发光器件面临的主要问题之一。此外，如何处理ITO阳极过高的空穴注入势垒、寻找深HOMO能级的有机分子作为激子阻挡层，也是紫外有机发光器件在发展中亟待解决的问题。目前，紫外有机电致发光器件结构的最新研究主要包括：开发透明导电阳极、寻求有效的空穴注入层（HIL）和HTL、合成高效的紫外发光材料、调整电子注入与传输、开发倒置结构、探索微腔结构。结论与展望自从二十多年前第一批紫外OLED出现以来，紫外及近紫外有机发光器件取得了重大进展，但与目前的可见光有机发光器件仍有很大差距，继续提高器件效率依然是未来紫外及近紫外有机发光器件的发展方向。研究人员已经提出了加入具有空间位阻的扭曲部分、调整聚合物侧链结构、采用强供体、受体设计等方案提高量子效率。此外，改变EIL/ETL厚度、使用双层HIL和倒置结构等设计也已被证明在平衡载流子传输、提高器件性能方面卓有成效。实现更短波长的紫外光发射以扩大紫外及近紫外有机发光器件的应用范围也应是未来研究的一个努力方向。在应用方面，将紫外有机发光器件作为光源，可通过小型仪器来检测水源中的化学需氧量，以判断水源中有机物污染程度。紫外及近紫外有机发光器件还可应用于紫外固化、蛋白质分析、防伪识别以及药物或医学光治疗等领域。如今，针对紫外及近紫外有机发光器件的研究在材料工程和器件物理领域都取得了丰富的成果，并证明了在未来大规模应用中紫外及近紫外有机光电子学仍然有着很好的前景。
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编辑：陆定辞
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