有機平面異質(zhì)結器件中三重態(tài)的湮滅過程.pdf

1、有機發(fā)光二極管(organic light-emitting diodes, OLEDs)由于具備自發(fā)光、高色域以及可折疊等先天優(yōu)勢，在固體照明和平板顯示領域具有很大的潛力，也受到越來越多研究者的關注和青睞。經(jīng)過長久的投入和研究，OLEDs的性能已經(jīng)得到了很大的提升，市場中也有一些產(chǎn)品。然而OLEDs要實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)實用還存在很多挑戰(zhàn)，尤其是很多基礎問題尚未解決。這里面就包括器件壽命短以及量子效率低等問題。OLEDs中的單重態(tài)決定了器件

2、的熒光效率，因此增加單重態(tài)的數(shù)量有助于提高器件的熒光效率。而利用占比多(75％)的三重態(tài)向單重態(tài)的轉變是一個可行的辦法。目前，OLEDs中的反系間竄越(RISC)過程和三重態(tài)-三重態(tài)湮滅(TTA)過程可以實現(xiàn)這一目的。Adachi等人利用RISC過程已經(jīng)獲得一個較高的外量子效率，并且探究了RISC過程的發(fā)生機制。而由于TTA過程是兩個激發(fā)態(tài)間的相互作用，需要一個較大的三重態(tài)濃度才能發(fā)生，通常我們在激子型器件的低溫及大注入電流下觀察到TT

3、A過程。本文，我們探究了激子型OLEDs室溫下的TTA過程，并且實現(xiàn)了激基復合物型OLEDs的TTA過程，并研究了TTA過程的內(nèi)在機制。
　　事實上，OLEDs中的微觀過程是非常復雜的且不容易被直接探測到，而有機電致發(fā)光磁效應(MEL)對這些微觀過程非常靈敏，可作為一種有效的工具來探測這些自旋相關的微觀過程。本論文我們制備了兩類有機平面異質(zhì)結 OLEDs，通過對有機材料的選擇以及器件結構的設計成功實現(xiàn)了激子間室溫下的TTA過程以及

4、激基復合物間的TTA過程。通過分析OLEDs的MEL曲線、器件結構及電致發(fā)光光譜，探究了TTA過程的發(fā)生條件和內(nèi)在機制。這一工作希望能夠理解TTA過程的物理機制，這將對提高激子型或者激基復合物型OLEDs的發(fā)光效率提出一定的建議。主要內(nèi)容包含以下四個章節(jié)：
　　第一章介紹了 OLEDs的歷史起源以及在目前生活中的應用，并簡單介紹了OLEDs輻射光子的基本過程；而后陳述了OLEDs熒光效率低下的緣由，并介紹了可增加單重態(tài)數(shù)量的微觀過

5、程；最后介紹了MEL探測器件內(nèi)部微觀過程的原理。
　　第二章主要介紹了OLEDs的制備和測量過程及其所用儀器的工作原理和注意事項。
　　第三章主要介紹了包含mCP和CBP的平面異質(zhì)結器件中的室溫TTA過程和反常的MEL溫度依賴行為，結構是ITO/PEDOT:PSS/NPB(30 nm)/mCP(or CBP)(40 nm)/TPBi(50 nm)/LiF(1 nm)/Al(120 nm)。結果顯示：器件MEL曲線的低場上升幅

6、度在低溫下更高，同時 MEL曲線的高場下降現(xiàn)象在室溫下出現(xiàn)而在低溫下消失。這與通常發(fā)現(xiàn)的MEL隨溫度的變化截然不同。這表明ISC過程隨著溫度降低而變得更迅速，同時室溫下器件中存在TTA過程，這一過程卻在低溫下消失。通過分析器件的歸一化電致發(fā)光光譜及其在不同溫度下的變化，我們發(fā)現(xiàn)器件中同時存在激子和激基復合物，并且隨著溫度的降低，激子數(shù)量減少而激基復合物數(shù)量增多。由此得出結論：低溫下，激基復合物的含量增多導致了更迅速ISC轉化過程；同時m

7、CP或者CBP層中的長壽命激子導致了室溫下的TTA過程，而低溫下mCP或者CBP層中的激子數(shù)量減少，導致了TTA過程的消失。本工作在室溫下實現(xiàn)了激子間的 TTA過程，并探索了有機發(fā)光二極管中激發(fā)態(tài)間(激子和激基復合物)的ISC和TTA過程的內(nèi)在機制。
　　第四章主要介紹了平面異質(zhì)結激基復合物器件中的 TTA過程，結構是ITO/TTP(80 nm)/PPT(80 nm)/LiF(1 nm)/Al(120 nm)。TTA過程雖可以提高

8、器件發(fā)光效率，但很難在激基復合物型OLEDs中發(fā)生，因為這一過程需要相近多個分子的參與。然而，我們在平面異質(zhì)結器件中通過讓激基復合物在一個窄小的區(qū)域內(nèi)復合而提高其濃度，繼而實現(xiàn)TTA過程。TTA過程由MEL曲線的高場下降反映出來，器件的MEL曲線的高場在150 K左右表現(xiàn)出下降行為，并隨著溫度的降低而增強。不僅如此，這一行為還在大注入電流下呈現(xiàn)出更明顯的下降。這和TTA過程在溫度和注入電流下的變化一致，很好的證明了器件中存在TTA過程。