1.4　磷光主體材料的性能參數

紅綠磷光主體材料由于具有低的三態能，因此對他們的選取相比于藍光主體材料要容易一些。同時高的三態能和材料的共軛長度需要達到一個平衡，高的三態能需要分子有小的共軛片段，然而這可能會影響到電荷傳輸能力、熱穩定性以及構型穩定性。另外，為了相鄰電極的電子和空穴容易注入到主體材料中，主體被要求有高的HOMO和低的LUMO能級，這就需要HOMO和LUMO能級和藍光主體材料通常的寬能隙之間有好的折中。比起藍光主體材料，紅綠磷光主體材料通常容易同時滿足這幾方面的要求。

1.4.1　藍光主體材料需要滿足的條件

主體三態能大于客體三態能可防止能量逆流，把三態激子限制在客體發光材料上。HOMO/LUMO能級與電極和鄰近層能級的匹配可減小空穴和電子的注入能壘。電子空穴傳輸平衡可增大激子復合速率和概率。高的玻璃轉化溫度可延長器件使用壽命。按照主客體系統的能量轉移機制，一個合適的主體和所選客體要有軌道能級或單三態（S1和T1）激發能的匹配。此外，客體摻雜濃度和主客體化學兼容性也影響著磷光器件的效率。

1.4.2　主客體系統的能量轉移機制

通常，在主-客體（摻雜劑）體系中，很多機制可能導致客體發射：F?rster能量轉移（FET）［113］，Dexter能量轉移（DET）［114］，直接的電荷捕獲在客體材料［115］，或者它們的混合機制。主要的機制如圖1-18所示。F?rster能量轉移（FET）是一種激發態主體與基態客體的庫侖相互作用，速度很快（約10～12s），是長程過程（達到10nm）。Dexter能量轉移（DET）是一種激發態主體與基態客體的電子交換作用，是短程過程（1.5～2.0nm或15～20?）。直接的電荷捕獲（DCT），是一種分別來自陽極的空穴和陰極的電子直接捕獲到客體基層上復合形成激子發光的機制，要求客體能隙完全鑲嵌在主體能隙之內。

圖1-18　在電致磷光器件中主客體系統的能量轉移機制

對于FET和DET，主體基層的發射光譜與客體的吸收光譜有較大的重疊，而DET的有效發生還要求主體的三線態激子的能級和客體基態的能級有較好的重疊（匹配）。磷光OLED主要是短程DET，而熒光OLED主要來自長程的FET，所以磷光OLED摻雜體的濃度通常大于熒光OLED中摻雜體的濃度。如圖1-19所示，因為濃度較大的客體摻雜增大了客體周圍有效的主體個數（可以與客體發生有效的軌道重疊的主體），有利于發生電子交換，即DET的發生（注意：同時也會伴隨三線態淬滅發生）。而在濃度較小的客體摻雜中，較遠的主客體距離（10nm）就可以發生FET，也就是說主體發射客體吸收光譜就可以有效地光譜重疊，因此同時也會伴隨主體熒光的產生。

圖1-19　可發生FET和DET的主客體濃度比例示意圖

另外，三線態-三線態淬滅（TTA）作為磷光效率有效的DET的競爭途徑，發生的基本原理如圖1-20所示，當三態能大于最低單三態能差時，TTA容易發生，形成的單線態（Sn）的電子占有軌道能級是三線態的兩倍，使得熒光現象產生。

圖1-20　三線態-三線態淬滅原理圖