有機(jī)光電器件中的磁場(chǎng)效應(yīng)及激子行為研究.pdf

1、有機(jī)光電器件中的磁場(chǎng)效應(yīng)(簡(jiǎn)稱有機(jī)磁場(chǎng)效應(yīng))是指在不包含任何磁性功能層的有機(jī)光電器件中，其電流或發(fā)光在外加磁場(chǎng)作用下發(fā)生改變的現(xiàn)象。由于有機(jī)磁場(chǎng)效應(yīng)具有高的靈敏度，且其絕對(duì)值即使在室溫下也較大等特點(diǎn)，因此，有機(jī)磁場(chǎng)效應(yīng)的研究具有重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值，從而引起了科研人員的廣泛興趣。盡管近年來(lái)有機(jī)磁場(chǎng)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(jī)半導(dǎo)體材料的無(wú)序性和復(fù)雜性，產(chǎn)生有機(jī)磁場(chǎng)效應(yīng)的微觀機(jī)制至今仍然存在很大的爭(zhēng)議。

2、>　　 本論文分別對(duì)三種不同有機(jī)光電體系(包括常規(guī)型有機(jī)發(fā)光二極管、染料摻雜型有機(jī)發(fā)光二極管和聚合物太陽(yáng)能電池)中的磁場(chǎng)效應(yīng)進(jìn)行了深入研究。通過(guò)研究磁場(chǎng)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(duì)產(chǎn)生有機(jī)磁場(chǎng)效應(yīng)的可能的微觀機(jī)制進(jìn)行了闡述。本論文的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)部分：
　　 (1)采用有機(jī)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(jī)光電器件，包括常規(guī)有機(jī)發(fā)光器件、染料摻雜發(fā)光器件和聚合物

3、太陽(yáng)能電池器件。并對(duì)其光電性能進(jìn)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(dòng)電流下測(cè)量了其發(fā)光強(qiáng)度隨磁場(chǎng)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(chǎng)先增加后減小。提出了一種復(fù)合模型來(lái)解釋這一現(xiàn)象，即把磁電致發(fā)光低場(chǎng)上升歸結(jié)為磁場(chǎng)調(diào)控的單重態(tài)/三重態(tài)極化子對(duì)轉(zhuǎn)化的結(jié)果，而磁場(chǎng)抑制的三重態(tài)-三重態(tài)激子淬滅(TTA)過(guò)程則是磁電

4、致發(fā)光高場(chǎng)下降的主要原因。通過(guò)測(cè)量磁電致發(fā)光對(duì)溫度和驅(qū)動(dòng)電流的依賴關(guān)系發(fā)現(xiàn)復(fù)合模型與實(shí)驗(yàn)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(cè)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(chǎng)下降，這說(shuō)明在DCM染料摻雜的有機(jī)小分子中實(shí)現(xiàn)了室溫下的TTA過(guò)程。我們應(yīng)用激發(fā)態(tài)的演化速率模型，定量的計(jì)算了TTA過(guò)程在這種熒光摻雜發(fā)光器件中對(duì)有機(jī)發(fā)光的貢獻(xiàn)份額

5、，結(jié)果發(fā)現(xiàn)TTA過(guò)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(dǎo)致了發(fā)光器件內(nèi)總的單重態(tài)激子分?jǐn)?shù)超過(guò)了理論極限值0.25，可達(dá)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(guò)理論極限值25％。
　　 (4)制備了基于P3HT：PCBM體相異質(zhì)結(jié)的有機(jī)太陽(yáng)能電池器件，分別在光照和黑暗條件下測(cè)量了器件內(nèi)電流的磁場(chǎng)效應(yīng)(磁電導(dǎo))，發(fā)現(xiàn)磁場(chǎng)能夠有效增強(qiáng)電池器件的光電流；此外，我們還研究了電