光致发光和电致发光的基础知识课件.pptVIP

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第二章：光致发光及电致发光的基础知识1基础光物理2有机电致发光和有机半导体的基本原理2

主要知识要点q*基态与激发态q吸收与发射q*荧光与磷光q激基复合物与激基缔合物q电荷转移3

基态（groudstate）与激发态（excitedstate）q基态：指分子的稳定态，即能量最低态。基态分子中的电子排布遵从构造原理，即能量最低原理、Pauli不相容原理、Hund规则q激发态：指分子的一种不稳定状态，其能量相对较高。激发态分子中的电子排布不完全遵从构造原理4

S1T1hνS0S0S：基态（groundstate）0S1：第一激发单重态（thelowestexcitedsingletstate）——自旋方向不变T：第一激发三重态（thelowestexcitedtripletstate）——自旋方向改变15

激发态与基态相比q构型上，键级下降，键长增加和键能减小q一般情况下，共轭性不好图2：常见的单重态和三重态势能相对位置6

吸收（absorption）与发射（emission）q吸收：分子的激发需要吸收一定的能量，吸收能量后，分子就处于激发态q发射：通过释放光子而从高能激发态失活到低能基态的过程，是光吸收的逆过程，又称辐射跃迁q非辐射跃迁：通过热辐射等其它方式而从高能激发态失活到低能基态的过程7

荧光（Fluorescence）与磷光（Phosphorescence）q荧光与磷光产生的光物理过程q激发态分子的失能过程q荧光光谱分析和影响荧光的主要因素q磷光光谱分析和影响磷光的主要因素8

荧光产生的光物理过程1.光吸收（A）2.振动弛豫（VR）3.内转换（IC）4.荧光发射（F）图3：荧光发射示意图9

S1磷光产生的光物理过程T11.光吸收（A）2.振动弛豫（VR）3.系间窜越（ISC）4.磷光发射（P）图4：磷光发射示意图10

荧光和磷光本质区别S1T12图3：荧光发射示意图图4：磷光发射示意图11

激发态分子的失能过程(去活化)q振动弛豫是指在液相或压力足够高的气相中，处于激发态的分子因碰撞将能量以热的形式传递给周围的分子，从而从高振动级层失活至低振动能级的过程，属于非辐射跃迁过程q内转换是指相同多重度的分子，如果较高电子能级的低振动能级与较低电子能级的高振动能级相重叠时，则电子可在重叠的能级之间通过振动耦合产生无辐射跃迁，如S→S和T→T的跃迁2121q系间窜越是指不同多重态分子间的无辐射跃迁，例如S→T的跃迁。通常是11电子由S较低振动能级转移至T较高振动能级。有时，通过热激发有11可能发生T→S，然后由S发生荧光，这是产生延迟荧光的机理111振动弛豫、内转换和系间窜越都属于非辐射跃迁过程12

激发态分子的失能过程(去活化)q外转换是指受激分子与溶剂或其它溶质分子相互作用发生能量转换使荧光或磷光强度减弱甚至消失的过程，是一个分子间的过程q荧光发射（辐射跃迁）是指处于S的电子跃迁至基态各振动能级时，得到最大波长为λ1的荧光。不论电子开始被激发至什么高能级，最终将只发射出波长为λ的荧光，荧光的产生在10-7-10-9s内完成13

荧光淬灭：是指荧光物质与其它溶剂分子或溶质分子相互作用引起荧光强度降低的现象，引起荧光淬灭原因有：q碰撞淬灭荧光分子受激后，与淬灭剂分子碰撞而无辐射去活回基态的过程。温度升高，碰撞淬灭效率增加q静态淬灭荧光分子与淬灭剂生成非荧光的复合物。温度升高，静态淬灭效率降低q三重态淬灭分子由于系间窜越，由单重态跃迁到三重态，转入三重态的分子在常温下不发光，就是由于它们与其它分子的碰撞中消耗能量而使荧光淬灭q电子转移反应的淬灭某些淬灭剂分子与荧光分子相互作用时，发生了电子转移反应q荧光物质的自淬灭在浓度较高的荧光物质溶液中，单重激发态分子在产生荧光发射前与未激发的荧光物质碰撞而引起的自淬灭14

碰撞淬灭与静态淬灭的判定依据碰撞淬灭F/F和τ/τ随着淬灭剂浓度的增加而增加，静态淬灭00τ0/τ不随淬灭剂浓度的变化碰撞淬灭F/F和τ/τ随着温度的增加而增加，静态淬灭00F/F和τ/τ随着温度的增加而降低00返回15

荧光光谱分析荧光是指基态分子受到激发后，跃迁到能量较高的能级，再从S态1跃迁到基态所产生的光辐射（S10荧光产生必须具备两个条件：1.分子的激发态和基态的能量差必须与激发光频率相适应2.吸收激发能量之后，分子必须具有一定的荧光量子效率荧光主要参数：荧光效率(?)、荧光强度(I)、荧光寿命(τ)、最大发射波长(λ)荧光寿命：分子荧光从最大亮度I衰减为I/2所用的时间。16

荧光激发光谱与发射光谱激发光谱：改变激发波长，测量在最大发射波长处荧光强度的变化，激