發光材料
關注創建者：匿名 創建時間：2016-03-11
發光材料的實例教程
應力發光材料是一類在機械刺激下可實現機械能-光子轉換的傳感材料。近二十多年來，隨著人們對應力發光的深入認識以及對應力發光性能提升方法的逐步掌控，應力發光材料得到了快速發展，并在防偽加密、應力傳感、疾病監測、照明顯示、應力記錄等領域展示出巨大的應用潛力。
近日，中南大學蔡格梅教授團隊在《發光學報》（EI、Scopus、中文核心期刊）發表了題為“無機應力發光材料發光特性、發光機理及應用研究進展”的綜述文章。
該綜述總結了應力發光材料的發展與研究現狀，對應力發光機理進行了系統的梳理，分享了當下應力發光材料熱點和新穎的應用領域，討論了未來應力發光材料研究亟待解決的問題以及需要面對的挑戰，以期推動應力發光材料的快速發展。
圖1：應力發光材料的發展歷史
引言
應力發光材料在機械刺激下具有將機械能定量地轉換為光發射的特性，其中機械刺激包含粉碎、摩擦、沖擊、壓縮、拉伸、彎曲、扭曲、超聲波等。1999年，Xu課題組制備出的SrAl
2O
4: Eu
2+和ZnS: Mn
2+彈性應力發光材料在應力傳感領域展現出巨大的應用前景，并推動了該類材料的快速發展。當前，通過調控基質成分和晶體結構、改變摻雜離子及其含量、離子共混和異質結等方式，有效地提高了應力發光的強度、靈敏度、熱穩定性，降低了應力發光所需的閾值，并實現了應力發光由可見光到近紅外光的全覆蓋。隨著應力發光材料發光特性的提升，其應用從最開始簡單的應力傳感擴展到了結構探傷、防偽加密、柔性設備、生物成像、智能顯示、應力記錄等眾多領域。雖然應力發光材料的發展取得了長足的進步，但其依舊面臨著諸多困難與挑戰。
展開 CINNO Research產業資訊，全球各材料廠家正競相研發新一代OLED藍色發光材料，同時表示預計在2024年一2025年期間可實現實用化。如果發光材料可順利實現實用化，將有助于提升面板的諸多性能，如提高色域、降低發光功耗、延長壽命等。
就當下量產中的OLED面板而言，紅色、綠色發光材料采用的是第二代磷光材料，而藍色發光材料采用的是第一代熒光材料。據日媒電子Device產業新聞報道，針對新一代材料的應用情況，本文匯總了主要材料廠家的動向。
UDC計劃在2024年將藍色磷光材料投入市場
全球最大的磷光發光材料廠家一美國UDC（Universal Display Corporation，美國環球顯示器公司，以下簡稱為“UDC”）在2021年的財報會議上明確提到了藍色磷光發光材料的研發情況，即在2022年內完成暫定規格的目標，2024年投入市場。如果UDC的計劃能夠順利進行，RGB將全部由堆棧式（Stack）的磷光材料構成，同時也將獲得能效更高、性能更好的面板。UDC表示：“現在量產中使用的藍色熒光材料都將被藍色磷光材料取代”，但并未披露藍色發光材料的規格等具體信息。
UDC不僅在進行材料研發，同時也在通過全資子公司，推進一種用于發光材料的成膜技術OVJP（Organic Vapor Jet Printing，有機蒸汽噴印，以下簡稱為“OVJP”）的研發和實用化。與當下量產中使用的真空蒸鍍技術（采用Fine Metal Mask，簡稱為“FMM”，精細金屬掩模版）不同，OVJP是一種利用噴墨頭（Ink Jet，內部采用氣體）將低分子材料成膜的一種直熱干式（Direct Dry）印刷技術，有望作為RGB并排（Side by Side，即分開制作RGB）的OELD面板成膜技術被推廣應用。
展開 圖片來源：Xu HongWei等
圖1. a、納米片（Nanosheet）材料的合成過程示意圖；b、碳量子點合成工藝示意圖；c、 納米片和碳量子點材料的復合結構示意圖；d、納米片和碳量子點復合材料的膠體性質（使用λ=635nm的激光照射）；e、納米片和碳量子點復合材料的發光性能（使用λ=365nm的紫外線燈照射）；f、納米片和碳量子點復合材料透過正交偏振器觀察到的雙折射現象。
偏振發光材料具有光發射和光學調制的雙重屬性，它具有許多獨特的優勢，包括偏振發光和自適應光學調制等。然而，傳統有機偏振發光材料的應用一直都有很多挑戰，例如對外部場不敏感、發光效率低或紫外線光學穩定性不足等。最近，有研究人員創新地開發出一種新的偏振發光材料，據介紹該材料對外部場的靈敏度有很大的提高，其次它在深紫外波長范圍內的穩定性和發光效率也得到了提高，這對多功能光學控制設備的制造具有重要意義。
由于固有的一維或多維納米尺度，很多低維無機材料與大塊材料相比能夠表現出非常不同的物理性質，這其中值得關注的是，這一類材料具有明顯的量子限制效應和顯著的光學各向異性。具體而言，由不同尺寸的材料制成的復合異質結構材料，能夠獲得優異的電學、磁學、催化和光化學性能，它們在相關應用中表現出非凡的性能。不過，偏振發光材料領域一直沒有看到這樣的突破，這主要歸因于與復合異質結構的制造技術還很不成熟，另外，不同尺寸的材料之間也比較缺乏互補的性質特征。
在最近《光：科學與應用》期刊上發表的一篇新論文中，由中國廣東省中國科學院深圳高級技術研究院的丁寶福領導的一個科學家團隊將一種具有超高刺激敏感度的寬帶隙2D材料與0D的碳量子點（CD）集成。經過驗證，這種合成材料能夠發出高光效和偏振度的藍色熒光。
據介紹，通過這種方案，研究人員合成出首個以0D/2D構型為特征的全無機納米異質結構有機發光材料。
展開 【引言】
發光材料的光學特性，包括發光顏色（波長）、壽命和激發模式，在數據通信和信息安全中起著至關重要的作用。然而，傳統的發光材料通常只表現單一顏色、單一壽命和單模激發（有時雙模）的發光特征，從而導致信息的讀出和解碼水平普遍較低。在單一材料中集成多色、多壽命和多模式發光被認為是實現多級編碼加密和認證的有效方式。迄今為止，基于下轉移發光、上轉換發光、延遲發光三種傳統發光模式的組合，科研人員已經制備出大量的雙模發光材料，但三模發光材料極少被報道。近年來，應力發光材料迅速發展，該類材料在機械刺激下產生的光發射可以定量地反映材料的應力分布，在應力觀測、顯示顯像和光學防偽等領域展現出極大的應用前景，也為多模發光的設計提供了應力發光模式的新選項。然而，由于各發光模式之間存在著復雜的依存和競爭關系，在一種材料中實現高集成度的多模發光一直是極具挑戰性的工作。
【成果簡介】
近日，青島大學張君誠教授（第一作者兼通訊作者）與浙江大學邱建榮教授（共同通訊作者）等人合作，設計并開發出一種集成彩色（紅-橙-黃-綠）、雙壽命（熒光/延遲發光）、四模發光（熱激勵發光/應力發光/上轉換發光/下轉移發光）于一體的智能發光材料。研究人員基于對晶體場與雜質能級之間耦合機制的清晰認識，以NaNbO3壓電基質為晶格骨架，引入Pr3+和Er3+雙重發光離子，構建了受激電子躍遷的多路復用，從而實現了多重發光功能在單一材料中的高度集成。同時，研究人員將所合成的發光顆粒與TPU聚合物復合，制備了具有防水、柔韌/可穿戴、高度可拉伸功能的復合物薄膜，并借助于手機LED照射、硬筆寫字、冷熱交替等簡單的刺激手段，展示了復合物薄膜多維度發光響應的視覺可辨識性，這在防偽、信息解碼和光學展示等領域具有廣泛的應用前景。
展開 CINNO Research產業資訊，索路思高端材料（Solus Advanced Materials）啟動了位于中國的有機發光二極管(OLED)材料工廠。向大中華區顯示面板廠商供應試驗產品，最快將于今年7月起開始生產OLED發光材料。
索路思高端材料位于中國江蘇省的工廠以OLED發光材料試產品供應為目標，準備投入運營。去年4月投資230億韓元（約1.2億人民幣）建設的工廠是OLED材料海外第一個生產基地。為了對應中國OLED材料市場，擴大發光材料供應，該工廠于去年年初開工。
江蘇省工廠生產索路思高端材料OLED藍色發光核心材料—空穴防御層(EFL)和電子輸送層(ETL)等發光材料。
索路思高端材料目前正在向韓國兩大面板廠商三星顯示和LG顯示供應發光材料，并已開始獲得新的客戶。
索路思高端材料不僅生產提高量子點(QD)顯示顏色效率的QD Filter材料，還開發紅綠色QD噴墨等非發光材料。QD噴墨是紅色和綠色QD能夠產生顯示顏色的關鍵材料。
索路思高端材料去年銷售額3812億韓元 同比增長31.4%
索路思高端材料(Solus Advanced Materials)2月9日表示，去年銷售額3812億韓元（約20億人民幣），同比增長31.4%。
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在發光二極管應用中，鈣鈦礦材料與傳統有機發光材料（OLED）相比具有顯著優勢。由于鈣鈦礦材料中載流子相互作用的激子性質較弱，無需應對OLED中占比75%的三重態激子非輻射復合問題，這為提高器件效率奠定了材料基礎。理論上，若內部量子效率（IQE）接近單位值，PeLED中光功率模式占光源總光功率的比例可達55%，遠高于OLED的光回收效率。
圖示：2021-2028年全球OLED發光材料市場規模趨勢及預測 來源：CINNO Research
OLED發光材料品類較多、迭代節奏亦較快，持續發展中的OLED發光材料市場目前仍處于充分競爭階段，尚未誕生絕對龍頭。
Kateeva資深企業戰略發展總監 王爾東
演講主題：《UDC與下一代磷光QLED材料與技術》
演講嘉賓：UDC 高級市場經理 林永哲
UDC高級市場經理林永哲指出UDC作為全球領先的OLED材料供應商，其在磷光OLED平臺上有著持續的研發創新，包括紅色、綠色和最新推進的藍色發光材料。UDC通過與全球頂尖面板企業的合作，不斷優化材料性能，提升顯示器件效率和壽命。
根據韓媒聯合新聞報道，根據此次簽訂的協議，雙方將共同利用在OLED發光層材料領域的先進技術和專利，特別是硼系藍色Dopant和硼系藍色主發光材料，攜手研發新材料，并在材料評價方面展開深入合作。
成立于1911年的日本出光興產已在OLED材料領域取得了顯著成果，包括成功開發出熒光藍色材料等，贏得了全球領先的智能手機及電視制造商的青睞。
由于OLED顯示屏是通過蒸鍍有機物實現自發光，因此材料蒸鍍的準確性至關重要。FMM的制造技術難度極高，長期以來，DNP一直是世界上唯一一家能夠量產FMM的公司。
韓國企業，包括在移動顯示市場占據領導地位的三星顯示和LG顯示，過去一直依賴日本產的FMM。這些價值數百萬元以上的高價部件，雖然可以通過清洗重復使用，但由于有機發光體殘留物的逐漸堆積和變形，需要每隔一個月更換一次。
EMNI正在向杜邦韓國供應OLED材料的Red Host(紅色主發光材料)等材料。公司說明稱:“受益于AI智能手機Galaxy S24系列和Galaxy A系列的銷售利好以及中國智能手機銷售增長等顯示產業的恢復，公司業績成功實現扭虧為盈。”
隨著中國樹研塑膠科技 (惠州) 有限公司的業務中斷，連接標準的銷售額和營業利潤單獨基準標準業績相同。
第一個亮點是印刷OLED，展示了14吋2.8K印刷QD-EL OLED屏幕，把印刷OLED升級為印刷QD-EL技術，采用量子點技術替代傳統有機發光材料，令印刷打印技術在顯示的畫質、功耗以及產品的可靠性方面有更大的跨越式提升和改善。
目前已在半導體顯示材料領域布局了三十多款“卡脖子” 材料產品，除了發光材料幾乎大類產品都有涉足。并依托對材料產品的理解，將產品線快速延展到半導體封裝領域。
鼎龍能抓住先機迅速轉型并完成產品布局，主要是因為打造了七大技術平臺，橫向實現了產品線之間的技術賦能，縱向實現了產業鏈的貫通。鼎龍成立至今，一直堅持“對標國際巨頭，堅持創新賦能”，多次打破了國際壟斷。
出光興產的優勢在于藍色發光材料，藍色發光材料是紅（R）、綠（G）、藍（B）三原色中最難開發的。出光興產于1997年開發出藍色發光材料，并基于分子設計和有機合成技術，獲得了多項與OLED技術相關的重要專利。
出光興產的構想是，在位于日本千葉縣的公司總部進行基礎研究，在位于烏山的韓國法人專門進行應用研究。
但對于藍色元件來說，由于產生藍光的磷光材料穩定性低，仍使用第一代發光材料熒光材料，高效、長壽命的藍光材料開發仍是OLED技術的主要難題。
鉑金復體會根據所結合的配體的形態不同呈現出不同的電，光學和物理特性，基于四配位的鉑金材料結構堅固，平坦，能夠實現高發光效率和色純度，作為可代替熒光材料的發光材料受到關注。
