有机电致发光器件阴极界面修饰及磁效应研究

【摘要】有机电致发光器件自1987年获得突破性进展以来,吸引了人们的广泛关注,大量卓有成效的研究推动了这一领域的飞速发展,并进一步拓展到有机太阳电池、有机记忆器件、有机场效应管等其他有机器件的研究领域。本文的工作可以分为两大主题：一是高功函数金属阴极与LiF缓冲层的匹配问题；二是有机器件的磁效应研究。具体工作如下：1.金(Au)阴极与LiF缓冲层的匹配问题。金是一种典型的高功函数金属材料,通常被认为不适合作为有机电致发光器件的阴极材料。由于功函数很高,电子要注入到有机层中需要越过很高的势垒,因而金直接做阴极的有机发光器件电子注入情况极差,器件几乎不发光。我们在实验中发现,当借用A1阴极的做法,用LiF作为缓冲层时,在厚度小于1nm的情况下(Al电极器件中的LiF缓冲层的特征厚度),Au电极器件的改善较为有限。然而随着LiF厚度的进一步增加,器件的电流、发光亮度和电流效率均有了极为显著的提升,器件的性能甚至可以与传统的A1电极器件相比较。我们通过实验找出了与Au阴极相匹配的LiF缓冲层的最优厚度。由于Au具有良好的稳定性,可以排除化学反应机制,我们认为在Alq3/LiF/Au体系中增强电子注入的主要机制是隧穿机制,这一点与Alq3/LiF/Al体系有显著的不同,从而丰富了LiF这一绝缘材料作为缓冲层的机制研究。我们还尝试了使用其他材料如Al2O3和BCP作为Au阴极器件的缓冲层。2.其他金属材料与LiF缓冲层的匹配问题。Al,Ag,Au与LiF缓冲层的匹配关系已经得到实验研究,我们进一步扩展到其他金属材料。这里我们采用了两种最为常见的金属材料,Cu,Fe,这两种材料的功函数介于4.5-5.0eV之间。特别是后者为铁磁金属材料,有助于与有机电致发光器件的磁效应研究结合起来。我们通过实验找出了它们与LiF缓冲层的最佳匹配关系。我们发现LiF缓冲层对Cu阴极的修饰效果与Au电极非常类似,而对Fe阴极的修饰效果则有所不同。我们尝试给出了定性的解释。3.有机电致发光器件的磁效应研究。我们对不含有铁磁电极的有机发光器件在磁场作用下的行为进行了研究。在实验中我们首先通过调节器件的结构研究了有机发光器件电流和亮度的磁效应与器件电流效率之间的关系,之后通过研究单载流子器件的电流磁效应初步研究了有机磁阻与激子的关系,我们认为有机发光器件的磁致发光增强效应与器件的电流效率并没有直接的对应关系,为后面的进一步工作打下了基础,还发现有机磁致电阻效应与有机层中的激子关系密切。金属原子对有机磁致发光效应的影响也得到了研究。
【作者】孙正义；
【导师】侯晓远；丁训民；
【作者基本信息】复旦大学，凝聚态物理，2011，博士
【关键词】有机电致发光器件；阴极界面修饰；电子注入；LiF缓冲层；隧穿机制；金阴极；磁效应；

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