有機光電器件中的磁場效應(yīng)及激子行為研究.pdf

1、有機光電器件中的磁場效應(yīng)(簡稱有機磁場效應(yīng))是指在不包含任何磁性功能層的有機光電器件中，其電流或發(fā)光在外加磁場作用下發(fā)生改變的現(xiàn)象。由于有機磁場效應(yīng)具有高的靈敏度，且其絕對值即使在室溫下也較大等特點，因此，有機磁場效應(yīng)的研究具有重要的科學意義和實用價值，從而引起了科研人員的廣泛興趣。盡管近年來有機磁場效應(yīng)受到了世界各地研究人員廣泛深入的研究，但是由于有機半導體材料的無序性和復雜性，產(chǎn)生有機磁場效應(yīng)的微觀機制至今仍然存在很大的爭議。

2、>　　 本論文分別對三種不同有機光電體系(包括常規(guī)型有機發(fā)光二極管、染料摻雜型有機發(fā)光二極管和聚合物太陽能電池)中的磁場效應(yīng)進行了深入研究。通過研究磁場作用下的以上三種光電體系中相應(yīng)的激子(激發(fā)態(tài))行為，對產(chǎn)生有機磁場效應(yīng)的可能的微觀機制進行了闡述。本論文的主要內(nèi)容包括以下幾個部分：
　　 (1)采用有機分子束外延、共蒸發(fā)、旋涂和熱阻蒸發(fā)等制樣于段制備了各種不同結(jié)構(gòu)的有機光電器件，包括常規(guī)有機發(fā)光器件、染料摻雜發(fā)光器件和聚合物

3、太陽能電池器件。并對其光電性能進行了表征。
　　 (2)制備了結(jié)構(gòu)為ITO/CuPc/NPB/Alq3/LiF/Al的常規(guī)發(fā)光器件。采用恒流模式，在不同溫度和不同驅(qū)動電流下測量了其發(fā)光強度隨磁場的變化(磁電致發(fā)光)，發(fā)現(xiàn)磁電致發(fā)光在低溫和大電流條件下隨磁場先增加后減小。提出了一種復合模型來解釋這一現(xiàn)象，即把磁電致發(fā)光低場上升歸結(jié)為磁場調(diào)控的單重態(tài)/三重態(tài)極化子對轉(zhuǎn)化的結(jié)果，而磁場抑制的三重態(tài)-三重態(tài)激子淬滅(TTA)過程則是磁電

4、致發(fā)光高場下降的主要原因。通過測量磁電致發(fā)光對溫度和驅(qū)動電流的依賴關(guān)系發(fā)現(xiàn)復合模型與實驗結(jié)果吻合較好。
　　 (3)制備了結(jié)構(gòu)為ITO/NPB/Alq3：DCM/Alq3/LiF/Al的染料摻雜發(fā)光器件，并測量了其磁電致發(fā)光效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)即使在室溫下磁電致發(fā)光也能出現(xiàn)高場下降，這說明在DCM染料摻雜的有機小分子中實現(xiàn)了室溫下的TTA過程。我們應(yīng)用激發(fā)態(tài)的演化速率模型，定量的計算了TTA過程在這種熒光摻雜發(fā)光器件中對有機發(fā)光的貢獻份額

5、，結(jié)果發(fā)現(xiàn)TTA過程產(chǎn)生的額外單重態(tài)激子在室溫下最大可占總單重態(tài)激子的17％。從而導致了發(fā)光器件內(nèi)總的單重態(tài)激子分數(shù)超過了理論極限值0.25，可達到0.289。這一研究結(jié)果成功解釋了為什么熒光發(fā)光器件中的內(nèi)量子效率可以超過理論極限值25％。
　　 (4)制備了基于P3HT：PCBM體相異質(zhì)結(jié)的有機太陽能電池器件，分別在光照和黑暗條件下測量了器件內(nèi)電流的磁場效應(yīng)(磁電導)，發(fā)現(xiàn)磁場能夠有效增強電池器件的光電流；此外，我們還研究了電