有機半導(dǎo)體中載流子的遷移過程及其磁場效應(yīng).pdf

1、有機半導(dǎo)體是具有半導(dǎo)體特性的有機功能材料，主要是一類包含π共軛結(jié)構(gòu)的有機小分子和聚合物。與無機半導(dǎo)體相比，有機半導(dǎo)體具有重量輕、柔韌性好、取材廣泛、結(jié)構(gòu)可控等特點，因而成為制備大面積、低成本電子器件的首選材料，可廣泛應(yīng)用于電致發(fā)光器件、太陽能電池、場效應(yīng)晶體管、自旋電子器件和傳感器等諸多領(lǐng)域。
　　 由于有機半導(dǎo)體材料多為非磁性材料，所以在傳統(tǒng)的觀念中，有機發(fā)光器件的電流和發(fā)光特性不會受磁場的影響。直到2003年，J.Kalin

2、owski小組首次報道了有機發(fā)光器件中的磁場效應(yīng)。在施加與發(fā)光層平行的磁場時，器件的發(fā)光強度、電流以及量子效率均發(fā)生了不同程度的變化。從此，有機半導(dǎo)體材料和器件中的磁場效應(yīng)逐漸引起人們的關(guān)注。這種磁場效應(yīng)的強弱常用施加磁場前后電阻或電流的相對變化率表示，稱為有機磁電阻。
　　 到目前為止，對有機磁電阻現(xiàn)象的實驗研究已取得了很多新的進展。盡管有機半導(dǎo)體材料的分子特點、器件結(jié)構(gòu)和工作條件等各不相同，但其磁電阻現(xiàn)象表現(xiàn)出一些共同的特點

3、?；谶@些實驗現(xiàn)象和特點，理論研究工作者提出了很多不同的模型來闡釋有機磁電阻效應(yīng)的產(chǎn)生機理，但到目前為止，還難以達成統(tǒng)一的認識。電阻的磁場效應(yīng)與載流子的注入、遷移、復(fù)合、衰變等過程都不無關(guān)系，是一種復(fù)雜的綜合效應(yīng)。但毋庸置疑，這種磁場效應(yīng)與載流子的跳躍遷移和自旋取向密切相關(guān)。
　　 本文以有機電致發(fā)光器件為研究背景，主要基于載流子在有機半導(dǎo)體材料中的遷移過程及其自旋取向的變化，對產(chǎn)生的有機磁電阻進行一些理論分析。論文的研究工作主

4、要基于兩方面的基礎(chǔ):一是載流子跳躍遷移過程的雙格點模型，二是從自旋電子哈密頓量出發(fā)，用薛定諤方程求解電子自旋狀態(tài)的變化。全文內(nèi)容安排如下:
　　 第1章:系統(tǒng)介紹了與本論文選題相關(guān)的背景資料，包括有機半導(dǎo)體材料的基本性質(zhì)，有機半導(dǎo)體內(nèi)的典型元激發(fā)，OLED的基本結(jié)構(gòu)和發(fā)光原理，以及OLED磁場效應(yīng)的實驗與理論研究進展等。在此基礎(chǔ)上給出本論文研究內(nèi)容簡介。
　　 第2章:重點介紹了不考慮磁場作用時，載流子在電場作用下遷移的

5、典型理論，包括宏觀的漂移-擴散理論，微觀的M-A跳躍理論、Marcus理論，以及OLED中形成的空間電荷限制電流等。
　　 第3章:考慮磁場對電子運動狀態(tài)的影響。給出了包括超精細作用和自旋軌道耦合作用在內(nèi)的自旋電子哈密頓量。從此哈密頓量出發(fā)，基于量子力學(xué)的基本原理，推導(dǎo)得出電子自旋角動量隨時間的變化，分析了磁場對自旋的影響效應(yīng)。用簡諧振動圖像描述有機分子的振動，研究了磁場對電子能級和波函數(shù)局域長度的影響。
　　 第4章: