激子复合区变化对OLED磁效应的影响

【摘要】在不含任何磁性材料的有机光电器件中,其电流和发光强度在外加磁场作用下发生明显改变的现象被称为有机磁效应(MC和MEL)。这一现象一经被发现,便受到了研究人员的广泛关注。特别是Nguyen等人在室温下发现器件的MC和MEL的值分别高达到26%和57%,进一步激起了人们就对有机磁效应的研究热情。这一结果不仅使研究人员看到了这一特殊磁效应的理论研究价值,而且也让人们看到了有机磁存贮器的应用前景及其潜在的商业价值。随着研究的不断深入,研究人员还发现有机磁效应的值、线性以及符号会因不同的器件结构和测试条件发生改变：虽然不同的小组针对不同的现象提出了不同的物理机制,但有机磁效应的产生的具体物理机制仍不明确。本文以探索有机磁效应产生的物理起源机制为出发点,通过改变激子的复合区,从而研究激子复合区的改变对有机磁效应的影响。进一步揭示了有机磁效应的起源和丰富了有机磁效应的实验现象。本论文的主要内容可分为以下几个部分对其进行研究：(1)首先以有机电子学的发展历程为起点,简略地介绍了有机电子学器件和有机发光二极管的发展现状；然后基于有机发光二极管磁效应这一研究背景,介绍了到目前为止为大家普遍所接受的一些物理机制模型,比如三重态与电荷湮灭(TQA)模型、三重态与三重态湮灭(TTA)模型等。而第二章主要介绍了与本论文器件相关的制备方法、测试等实验过程,以及物理实验仪器及其在制备、测试等过程中值得注意的一些问题。(2)第三章主要制备了双发光层有机发光器件,其结构为ITO/CuPc/NPB/Alq3(发射绿光)/Alq3:DCM(发射红光)/LiF/Al,并在不同温度下测量了该器件的磁电致发光(magneto-electroluminescence,MEL)和磁电导(magneto-conductance,MC)。在电流密度相同的条件下,发现器件的MEL的高场(B≥50mT)效应随温度降低呈现先减小后增大的非单调变化。同时在不同温度下测量了器件的电致发光光谱,发现器件的出现了533nm和600nm两个特征峰,且其强度随温度变化出现了此消彼长的现象,表明激子复合区域随温度变化发生了移动。通过分析工作温度对载流子迁移率及器件各发光层中的三重态激子对间相互作用的影响,对双发光层器件中MEL的高场效应随温度的非单调变化进行了定性解释。实验结果进一步验证了在单发光层器件中得到的有机磁效应高场变化的相关结论。(3)第四章通过改变发光层和空穴阻挡层的相对厚度,研究了激子复合区随厚度的变化对有机发光二极管磁效应的影响。制备了结构为ITO/Copperphthalocyanine(CuPc)(10nm)/NPB(60nm)/Alq3(xnm)/BCP(80-xnm)/LiF(1nm)/Al的非平衡注入器件。通过改变发光层Alq3和空穴阻挡层BCP的相对厚度,从而研究激子复合区厚度变化对有机发光二极管磁效应的影响。测量了器件在不同温度和偏压下的磁电导和磁电致发光。结果发现,在高磁场低温下,磁电导和磁电致发光都出现了与常规发光二极管不同的新特点,即随着Alq3厚度的逐渐减薄,器件的磁电导和磁电致发光都出现了先减小后增大的非单调变化,且出现了负的磁电导。我们利用超精细相互作用和TQA作用以及激子在有机界面的淬灭,对这一新特点进行了定性的解释。
【作者】王春梅；
【导师】熊祖洪；
【作者基本信息】西南大学，凝聚态物理，2014，硕士
【关键词】有机光电器件；磁场效应；TQA作用；TTA作用；超精细相互作用；

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