黎小胜,何 凤 ,王莉敏

(1.信阳师范学院 数学与统计学院,河南 信阳 464000；2.信阳师范学院 商学院,河南 信阳 464000；3.信阳师范学院 化学化工学院,河南 信阳 464000)

生产与应用

量子效率在研发有机电致发光器件领域的应用

黎小胜1,何 凤2,王莉敏3

(1.信阳师范学院 数学与统计学院,河南 信阳 464000；2.信阳师范学院 商学院,河南 信阳 464000；3.信阳师范学院 化学化工学院,河南 信阳 464000)

量子信息论是量子计算与量子信息理论的一部分,属于跨多学科、交叉领域的科学知识,量子效率是量子信息论中非常重要的一个概念,其在理论物理和量子化学等分支学科中都有着广泛的应用.但与理论物理中强调整体概念不同的是,我们在量子化学中往往会将量子效率区分为两种:内量子效率、外量子效率,二者在概念、实际意义等多方面都差别较大。我们的研究内容主要给出了内(外)量子效率在量子化学中的实际意义,指明其与研发有机电致发光器件的内在联系;探讨了量子化学领域一些具有优越性能的主客体发光材料,可为进一步制备多种性能优异的有机电致发光器件提供积极的参考。

量子效率；量子化学；有机电致发光器件；主体材料；客体材料

量子计算和量子信息[1]是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》中基础性前沿研究方面的四项重大科学计划之一,也是近年来发展很快的研究领域。量子信息处理具有经典信息处理所没有的优越性及特殊性,这方面研究的突破,有可能在信息、通信和应用化学等领域带来重大的变革,具有广泛的实际应用前景及经济效益。

量子效率是量子信息理论非常重要的一部分,它在量子信息论等交叉学科中均有广泛的运用,近年来对其的研究也愈发成熟。在化工领域,有机电致发光器件[2]的发光效率可以分为量子效率、流明效率和功率效率，这里的量子效率与我们一般意义上的概念有所不同，它是指器件向外发射的光子数与注入的电子空穴对数量之比，量子效率又分为内量子效率和外量子效率。

1 研究现状及发展动态

如前所述,有机电致发光材料分为荧光和磷光两类材料。荧光材料由于三线态激子存在自旋禁阻的原因而只能利用单线态激子发光,量子力学统计表明[3]:三线态激子与单线态激子之比为 3∶1,三线态激子因为禁阻原因而主要发生非辐射衰减。因此,电致荧光材料内量子效率最高为25%,外量子效率最大也仅为5%,使得有机电致荧光器件的发展受到限制。因此,如何利用三线态激子和单线态激子同时发光,成为挖掘高效电致发光材料的重要课题。

由于受有机电致发光材料中内(外)量子效率较低的困扰,广大科学工作者们也一直在寻求更好的解决策略。研究发现,重金属离子与有机小分子结合后,因重原子效应而存在强烈的旋轨耦合作用,能够同时收集三线态和单线态激子,从而使得传统荧光有机发光二极管突破内量子效率25%的理论限制而达到100%[4],这无疑给我们提供了很好的思路。

截止到当前,科研工作者们对有机磷光铱(III)、Pt(II)配合物的绿光、黄光器件所具有的大体积空间位阻效应的客体材料结构与器件性能之间的关系研究有了长足的进展,但是对于开发廉价、高稳定性、大尺寸、高产品良率的发光器件的理论认识及其优化方案仍需亟待解决。尽管我们已有报道基于有机磷光铂(II)的发光器件最大外量子效率可达到20.9%,但是对于开发新型高效磷光材料使其多样化,系统阐明材料结构与高稳定及高效器件的关系仍然有待进一步研究。

基于以上研讨,若想制备具有较好发光效应且有较大空间位阻的磷光材料,一方面需要设计合适的配体,使得配合物具有大体积空间位阻,另一方面需要构造设计出巧妙的分子结构,使发光器件材料的性能得到最大程度上的改进和提高,最后达到磷光器件完全市场化的效果。

2 小结

量子效率是量子信息论中提出的概念,但其在化学领域也有着广泛的应用,尤其在研发有机电致发光材料时多次提及。实践中,内(外)量子效率的高低是检验有机电致发光器件性能优越与否的重要标准之一。

本课题针对当前研发有机电致发光器件领域存在的问题,引入量子信息论中量子效率的概念,并将此概念与化学学科紧密地结合起来,深入研究量子效率在该领域的具体应用,属于跨学科、交叉领域的科学知识,也属于未来社会信息化与工业化交叉融合的一部分。

[1] Nielsen M A，Chuang I L.Quantum computation and quantum information[M].Cambridge:Cambridge University Press,2000.

[2] 黄春辉，李富友，黄 维.有机电致发光材料与器件导论[M].上海:复旦大学出版社,2005.

[3] Yoo S I,Yoon J A,Kim N H,et al.Structural and optical properties of nanocrystalline ZnO thin films synthesized by the citrate precursor route[J]. J Lumin,2015,160:346-352.

[4] Robin M,Kuai W,Amela-Cortes M,et al. Epoxy based ink as versatile material for inkjet-printed devices[J].ACS Appl Mater Interfaces,2015,39(7):21975-21984.

(本文文献格式：黎小胜,何 凤,王莉敏.量子效率在研发有机电致发光器件领域的应用[J].山东化工,2017,46(3):78-79.)

The Quantum Efficiency Applied in the Field of Research and Development of Organic Light-Emitting Diodes(OLEDs)

LiXiaosheng1,HeFeng2，WangLimin3

(1. College of Mathematics and Statiscial, Xinyang Normal University,Xinyang 464000,China；2. College of Business, Xinyang Normal University, Xinyang 464000,China；3. College of Chemistry and Chemical Engineering, Xinyang Normal University, Xinyang 464000,China)

Quantum information theory is one part of the quantum computation and quantum information theory，belongs to the scientific knowledge in the field of across multiple disciplines. Quantum efficiency，which has a wide application in the branch of the theoretical physics and quantum chemistry，is a very important concept in quantum information theory. But unlike emphasizing the overall concept in theoretical physics，we divide quantum efficiency into two kinds in the quantum chemistry: internal quantum efficiency，external quantum efficiency，both of which are greatly different in many aspects. Our research contents mainly discuss the practical significance of internal (external) quantum efficiency in the quantum chemistry，and point out their inner connection with the research and development of organic light-emitting diodes; we research，design，and synthesis of some host-guest luminescent materials of the quantum chemistry，which are good choices for the preparation of high performance of OLEDs.

Quantum efficiency; Quantum chemistry; organic light-emitting diodes; host material; guest material

2016-12-23

国家自然科学基金(11547122)；河南省教育厅项目(14B150011, 16B110012)；信阳师范学院"南湖学者奖励计划"青年项目；信阳师范学院大学生科研基金资助(2016-DXS-22)

黎小胜(1985—)，男,河南信阳人,博士,主要研究方向为量子信息在交叉领域的应用。

O641.12

B

1008-021X(2017)03-0078-02