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发信人: boat (——★船儿★——), 信区: material
标  题: 发光高分子
发信站: 听涛站 (Mon Feb  5 22:31:51 2001), 转信


10年前,没有人相信聚合物可以用作发光二级管（LED）的发光涂层。实际上，只有以小
部分的研究人员认识到了聚合物的半导体性质。现在，他们已经研究出了新的显示技术
的基础部分，这甚至可以和液晶相抗衡。最早是在1990年，剑桥研究小组在一个由聚合
物poly（1，4-phenyleneyinylene）组成的薄片上加电压，聚合物会发光。但这个光非
常微弱，效率为0.005%，且只能持续几分钟。现在，聚合物的发光二极管的效率可以达
到百分之几的数量级且持续时间可以达到10000个小时。其显示的颜色范围较大，其最大
的光亮度可以比显示器的光亮度都大1000多倍。这个可喜的进步是化学家和物理学家共
同协作取得的。在这个过程中，材料的选取和研究起到了关键的作用。现在，人们正在
试图选取新材料，使显示的颜色范围更广。
发光二极管（LED）的显示方式有许多优势。LED的显示方式的显示对比度和观察角度都
非常好；由于聚合物柔性性质，LED较好加工成型。但是，聚合物是绝缘体，它又怎么导
电并发光呢？答案是：发光聚合物有两个并列主链。电子可以脱离聚合物主链的π电子
轨道，沿着聚合物链移动，同时，聚合物的整体结构由于σ键的存在而保持不变。电子
脱离轨道也就意味着聚合物的发光达到了可见光的范围。图1中显示一个简单的发光二极
管的结构。它是由发光聚合物和装有金属电极的接触体组成。这套装置的工作的方式是
这样的。当加了电压之后，电子从电极放出并产生空穴，穿过聚合物层。它们可以相结
合而处于激发态，在这个状态下，两个电子可以衰变而放出光。放出光的颜色由HOMO（
最高占有分子轨道）和LUMO（最低占有分子轨道）的能量差决定。这个光电转换的过程
中，存在能量损失。
最早的发光聚合物——PPV是绿黄色的。聚合物的优势是它们的性质可以通过调节它们的
化学结构，有许多方法都可以派上用场。下图中列出了一些普遍的分子结构，矩形代表
发色团。
现在，有许多公司和大学研究机构在搞发光聚合物的研究。目前主要的问题是提高发光
效率，改善发光寿命，提高颜色质量和显示质量。
聚合物也被用来做其他的半导体电子器件，并取得了很大的进展。现在仍有很多工作需
要去做：显示的效果和材料结构的关系。我们已经知道，显示的效果不仅与化学结构有
关，而且与它们的超分子结构有关。搞清楚这些问题可以更好的指导我们以后研究的发
展。


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