1.4　磷光主体材料的性能参数

红绿磷光主体材料由于具有低的三态能，因此对他们的选取相比于蓝光主体材料要容易一些。同时高的三态能和材料的共轭长度需要达到一个平衡，高的三态能需要分子有小的共轭片段，然而这可能会影响到电荷传输能力、热稳定性以及构型稳定性。另外，为了相邻电极的电子和空穴容易注入到主体材料中，主体被要求有高的HOMO和低的LUMO能级，这就需要HOMO和LUMO能级和蓝光主体材料通常的宽能隙之间有好的折中。比起蓝光主体材料，红绿磷光主体材料通常容易同时满足这几方面的要求。

1.4.1　蓝光主体材料需要满足的条件

主体三态能大于客体三态能可防止能量逆流，把三态激子限制在客体发光材料上。HOMO/LUMO能级与电极和邻近层能级的匹配可减小空穴和电子的注入能垒。电子空穴传输平衡可增大激子复合速率和概率。高的玻璃转化温度可延长器件使用寿命。按照主客体系统的能量转移机制，一个合适的主体和所选客体要有轨道能级或单三态（S1和T1）激发能的匹配。此外，客体掺杂浓度和主客体化学兼容性也影响着磷光器件的效率。

1.4.2　主客体系统的能量转移机制

通常，在主-客体（掺杂剂）体系中，很多机制可能导致客体发射：Förster能量转移（FET）［113］，Dexter能量转移（DET）［114］，直接的电荷捕获在客体材料［115］，或者它们的混合机制。主要的机制如图1-18所示。Förster能量转移（FET）是一种激发态主体与基态客体的库仑相互作用，速度很快（约10～12s），是长程过程（达到10nm）。Dexter能量转移（DET）是一种激发态主体与基态客体的电子交换作用，是短程过程（1.5～2.0nm或15～20Å）。直接的电荷捕获（DCT），是一种分别来自阳极的空穴和阴极的电子直接捕获到客体基层上复合形成激子发光的机制，要求客体能隙完全镶嵌在主体能隙之内。

图1-18　在电致磷光器件中主客体系统的能量转移机制

对于FET和DET，主体基层的发射光谱与客体的吸收光谱有较大的重叠，而DET的有效发生还要求主体的三线态激子的能级和客体基态的能级有较好的重叠（匹配）。磷光OLED主要是短程DET，而荧光OLED主要来自长程的FET，所以磷光OLED掺杂体的浓度通常大于荧光OLED中掺杂体的浓度。如图1-19所示，因为浓度较大的客体掺杂增大了客体周围有效的主体个数（可以与客体发生有效的轨道重叠的主体），有利于发生电子交换，即DET的发生（注意：同时也会伴随三线态淬灭发生）。而在浓度较小的客体掺杂中，较远的主客体距离（10nm）就可以发生FET，也就是说主体发射客体吸收光谱就可以有效地光谱重叠，因此同时也会伴随主体荧光的产生。

图1-19　可发生FET和DET的主客体浓度比例示意图

另外，三线态-三线态淬灭（TTA）作为磷光效率有效的DET的竞争途径，发生的基本原理如图1-20所示，当三态能大于最低单三态能差时，TTA容易发生，形成的单线态（Sn）的电子占有轨道能级是三线态的两倍，使得荧光现象产生。

图1-20　三线态-三线态淬灭原理图