OLED的發光原理可能大家都知道
但OLED在發光之前都發生了哪些事呢?其實,OLED和螢火蟲的發光都與“激發”現象有關。今天我們就來看看OLED的激發現象,還有各層中發生了什么。
在發光層“再結合”?
最簡單的OLED結構就是用電極夾住發光層的式樣,當然,最后也需要支撐它的基板,但基板和發光現象無關,兩個電極加上直流電壓,空穴和電子會從電極注入到有機膜中,從化學角度來看,有機分子在陽極界面被氧化,在陰極界面被還原,需要注意的是,從事半導體和化學的人使用不同的話來解釋這個現象。
電子與空穴一邊跳躍一邊再結合
為什么是再結合?
注入的電子和空穴等電荷在分子之間做跳躍運動,并向對面的電極移動。接著被輸入的空穴和電子到達目的地——發光層,并互相找到對接的電荷進行結合。從原本中性分子中奪走電子注入空穴,或給予電子注入電子,這些電荷在發光層重新結合還原成中性分子,所以稱為再結合。
再結合有什么用?
通過再結合,有機分子能量被活化,電子狀態從穩定的狀態轉向高能量的狀態,因為激發狀態極其不穩定又會回到原來的基態,這時,能量被釋放,表現為“光”的形式,這就是OLED的光。
有機發光的秘密
“從更高的單態躍遷下來的為”熒光“,從較低的三重態躍遷下來的為"磷光”
實際上,OLED的“發光”分為熒光和磷光兩種,發光就是“先實現高能量狀態的,然后從這個高能量狀態躍遷下來并釋放能量”這種“高能量狀態”分為兩種,可以想象為這樣:
通過光的照射,讓有機分子從基態達到激發狀態,就如同讓它處于三層樓一樣,高的樓層叫“單態激發態”,這時發的光就是熒光,稍微低一點的樓層叫三重態激發態,這時的發光就是磷光。
不從三層或者二層直落,而是下階梯到一層的話,激發能量會變為熱量被消耗就不會發光了。直落的比例壓倒性的大于從階梯而下的比例的話,就是熒光物質,對于人們的眼睛來說熒光是可見的光,而發磷光的有機材料很少,從二層落下來時,一般情況下能量都以熱量的形式釋放出來,不能像光一樣被利用。這是個大問題。
產生兩種光的理由是什么?
要知道這個舊的先來了解下分子世界的知識,在分子周圍有各種軌道,每一個軌道上面都有成對的電子,這些成對的電子自旋不同,且呈“向上”和”向下“兩種反方向運動狀態。
電子和空穴是這樣再結合的:
實際上,OLED的“發光”分為熒光和磷光兩種,發光就是“先實現高能量狀態的,然后從這個高能量狀態躍遷下來并釋放能量”,這種“高能量狀態”分為兩種,可以想象為這樣:
電子和空穴的再結合,就是獲取電子的分子和失去電子的分子之間的電子授受反應,反應后的激發狀態下的電子自旋方向相反的時候,就是單態激發態,因為不穩定所以會降回原來的軌道,這時就發出熒光。
激發態下的電子自旋方向相同的時候,就是三重態激發態,它在能量上比單態激發態低,電子試圖脫離這種不穩定的狀態恢復原位時,原先的軌道上已經有相同方向自旋的電子了,那么會發生什么呢?
成對的電子呈反向運動,在這種狀態下電子直接回位到下面的軌道是不允許的,這被稱為“泡利排他率”因為不能回到原先的軌道,所以電子只好長時間呆在這種狀態下,在激發態下分子或回旋或伸縮,能量被用到了其他地方,所以觀測到磷光的時候比較少。
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