發(fā)布時間：2020-03-29 22:10

【摘要】：有機(jī)發(fā)光二極管(Organic Light-emitting Diodes,OLEDs)因其具有材料種類多,成本低廉,響應(yīng)速度快,超薄和可彎曲等優(yōu)點(diǎn),使其在顯示領(lǐng)域的應(yīng)用被認(rèn)為是一次盛大的技術(shù)革命。因此,大量的科學(xué)家投入研究OLEDs器件,以期待理清其發(fā)光機(jī)理,進(jìn)而能有效提高其發(fā)光效率。事實(shí)上,有機(jī)發(fā)光二極管內(nèi)部的反應(yīng)是極端復(fù)雜且不容易被探測。人們發(fā)現(xiàn),OLEDs內(nèi)部的自旋相關(guān)的過程對外磁場的靈敏感應(yīng),可使有機(jī)磁效應(yīng)作為一種間接的探測手段來研究相關(guān)的過程。其中,電致發(fā)光磁效應(yīng)(magneto-electroluminescence,MEL)和磁電導(dǎo)效應(yīng)(magneto-conductance,MC)可作為兩種探測工具,分別用于探測器件內(nèi)部發(fā)光相關(guān)過程、以及探測電荷注入和運(yùn)輸相關(guān)的載流子特性。目前,部分激子反應(yīng)的MEL和MC指紋特性已被歸納出來,比如影響器件發(fā)光的三線態(tài)激子淬滅和單線態(tài)激子裂變等,研究發(fā)現(xiàn)兩者的MEL曲線剛好呈現(xiàn)出完全相反的特征,并且三線激發(fā)態(tài)與電荷間的反應(yīng)也有其特定的MC指紋。而上述已知特征的有機(jī)磁效應(yīng)指紋,可反過來用于研究新器件內(nèi)部激子反應(yīng)的類型以及探究這類反應(yīng)的影響因素。本文研究當(dāng)器件內(nèi)部同時存在多種激子反應(yīng)時,通過對這些反應(yīng)間相互競爭的調(diào)控,以達(dá)到對各類反應(yīng)的橫向比較。我們選擇材料和設(shè)計器件結(jié)構(gòu),使器件內(nèi)多種激子反應(yīng)共存。通過改變器件的摻雜濃度、所處的溫度以及注入電流,觀察其有機(jī)磁效應(yīng)曲線、電流-電壓關(guān)系曲線以及電致發(fā)光譜,分析影響各類反應(yīng)的因素,從而達(dá)到對多反應(yīng)過程中,特定過程的有效調(diào)控。這一工作深化了各類激子的演化過程,為有效設(shè)計高發(fā)光效率、低耗能的器件提供一定的理論指導(dǎo).本文主要內(nèi)容分成以下四個部分:第一章首先簡單描述了有機(jī)電子學(xué)簡史,其次介紹了有機(jī)發(fā)光二極管的的器件結(jié)構(gòu),電致發(fā)光機(jī)理及常見的微觀過程,最后扼要闡述了有機(jī)電致發(fā)光磁效應(yīng)和有機(jī)磁電導(dǎo)的基本概念,OLEDs中常見微觀過程的磁效應(yīng)特征曲線和磁效應(yīng)的發(fā)展方向。第二章介紹了制造和測量OLEDs器件所需的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,以及OLEDs的器件制備方法與性能測量方法。其中器件制備包括清洗基片、旋涂PEDOT:PSS水溶液和蒸鍍有機(jī)功能層和金屬電極。器件性能的測量包括光電性能測量和器件磁效應(yīng)的測量第三章主要介紹了發(fā)光相關(guān)的激子反應(yīng),我們制備了紅熒烯(Rubrene)摻雜的OLEDs器件,其結(jié)構(gòu)為ITO/PEDOT:PSS/NPB(40 nm)/Rubrene:DBP(1%)(x nm)/Rubrene((95-x)nm)/Bphen(25 nm)/LiF(1 nm)/Al(120 nm),以及參考器件ITO/PEDOT:PSS/NPB(40 nm)/Rubrene(85 nm)/Rubrene:DBP(1%)(10 nm)/Bphen(25 nm)/LiF(1 nm)/Al(120 nm).研究摻雜體系中激子的反應(yīng)進(jìn)程,我們分析MEL曲線發(fā)現(xiàn),器件內(nèi)同時存在三線態(tài)激子淬滅(Triplet-Triplet Annihilation,TTA)、單線態(tài)-三線態(tài)激子湮滅(Singlet-Triplet Annihilation,STA)和單線態(tài)激子裂變(Singlet Fission,STT)這三類激子反應(yīng)。進(jìn)一步研究表明,這三種反應(yīng)對器件所處溫度、注入電流、Rubrene:DBP(1%)層所處的位置以及Rubrene:DBP(1%)層的厚度的靈敏度是不一樣的:其中STA和STT都為吸熱反應(yīng),而TTA在低溫下反應(yīng)增強(qiáng);TTA過程與STA過程所需的注入電流比較大,而STT過程僅需很小的注入電流下就能完成;Rubrene:DBP(1%)層越靠近Al電極或者Rubrene:DBP(1%)層越厚,STA和TTA過程都越容易發(fā)生。這一工作橫向比較了影響器件發(fā)光的幾類激子反應(yīng)間的競爭,為有效調(diào)節(jié)電致發(fā)光磁效應(yīng)、改進(jìn)OLEDs發(fā)光性能提供參考。第四章為了研究電流相關(guān)的激子反應(yīng),我們制造結(jié)構(gòu)為ITO/PEDOT:PSS/m-MTDATA(40 nm)/CBP:x%DCM(40 nm)/Bphen(40 nm)/LiF(1nm)/Al(120 nm)的器件。結(jié)合兩個非洛侖茲公式對器件MC曲線進(jìn)行擬合發(fā)現(xiàn),三線激發(fā)態(tài)-電荷反應(yīng)(Triplet-Charge Interaction,TQI)的散射導(dǎo)致了正MC,而TQI的解離導(dǎo)致了負(fù)MC。其中,散射過程減小了器件內(nèi)載流子的傳導(dǎo)速率,使器件內(nèi)電流變小,磁場對散射反應(yīng)的限制使電流變大,即正MC;解離過程增加了載流子的數(shù)目,使器件內(nèi)電流變大,磁場對解離反應(yīng)的限制使電流變小,即負(fù)MC。當(dāng)兩種反應(yīng)共存時,進(jìn)一步通過改變器件所處的溫度,注入電流以及摻雜濃度發(fā)現(xiàn),三線態(tài)激子的濃度是影響散射和解離的主要因素,三線態(tài)激子的濃度越大,TQI的散射反應(yīng)越易占激子反應(yīng)的主導(dǎo);而三線態(tài)激子的濃度越小,TQI的解離反應(yīng)越易占激子反應(yīng)的主導(dǎo)。這一工作橫向比較了影響器件電流的激子反應(yīng)間的競爭,深化了有機(jī)光電器件中電荷與激發(fā)態(tài)之間相互作用的微觀機(jī)制,為有效調(diào)節(jié)有機(jī)磁導(dǎo)提供了新的途徑。
【圖文】：

西南大學(xué)碩士學(xué)位論文士等在正負(fù)電極間加入了雙有機(jī)層[13, 14]，器件結(jié)構(gòu)如圖 1.1（b）所示，它同有電子和空穴傳輸層，這兩功能層與正（ITO）、負(fù)（Mg:Ag）兩電極的功函匹配，由此發(fā)展出的雙層甚至多層可靈活設(shè)計、自由組合的有機(jī)發(fā)光二極管，極大限度的提高了器件的壽命和發(fā)光效率，不斷降低了器件的驅(qū)動電壓，著電致發(fā)光技術(shù)由此步入了實(shí)用化時代。從 20 世紀(jì)末開始，商品化的有機(jī)發(fā)示器相繼問世，先鋒公司首先推出了汽車音響 OLEDs 顯示屏，摩托羅拉公司推出了手機(jī) OLEDs 顯示屏，2007 年底，sony 公司推出了首款電視機(jī) OLEDs屏。目前，有機(jī)顯示器件因省電、輕薄和高效等優(yōu)點(diǎn)，正逐步開始占領(lǐng)顯示。

第一章 緒 論據(jù) e 和 h 間的距離，我們把 e 和 h 處于不同分子上的激發(fā)態(tài)稱為分子間（Polaron pairs，PP）；當(dāng)電子和空穴間距進(jìn)一步縮小， 把 e 和 h 處于的激發(fā)態(tài)稱為分子內(nèi)的激子（exction）。而電子和空穴的又是自旋的，動量耦合，兩者可以形成總自旋角動量為“0”的非對稱態(tài)，以及總自“1”的對稱態(tài)，我們把前者稱為單線態(tài)，后者稱為三線態(tài)。因此從量的角度[2, 21, 22]，激發(fā)態(tài)又可以分為 25%的單線態(tài)以及 75%的三線態(tài)。和 h 的間離以及它們間的自旋相關(guān)性，存在單線態(tài)和三線態(tài)極化子對（以及單線態(tài)和三線態(tài)激子（S 和 T）。在電致發(fā)光器件中，，并不是所有的激發(fā)態(tài)都可以直接退激輻射，Ph 由遠(yuǎn)到近形成激子前的中間狀態(tài)，對發(fā)光沒有直接影響。同時，也并激子都可以輻射發(fā)光， 激發(fā)態(tài) T1激子（自旋角動量為 1）到基態(tài) S0（為 0）的躍遷是自旋禁阻的，只有激發(fā)態(tài) S1激子才能躍遷到 S0并輻射類器件叫做熒光 OLEDs[20, 23]，是本文研究的重點(diǎn)。
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN312.8

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本文編號：2606574