【摘要】：有機發(fā)光二極管(Organic Light-emitting Diodes,OLEDs)因其具有材料種類多,成本低廉,響應速度快,超薄和可彎曲等優(yōu)點,使其在顯示領域的應用被認為是一次盛大的技術革命。因此,大量的科學家投入研究OLEDs器件,以期待理清其發(fā)光機理,進而能有效提高其發(fā)光效率。事實上,有機發(fā)光二極管內部的反應是極端復雜且不容易被探測。人們發(fā)現,OLEDs內部的自旋相關的過程對外磁場的靈敏感應,可使有機磁效應作為一種間接的探測手段來研究相關的過程。其中,電致發(fā)光磁效應(magneto-electroluminescence,MEL)和磁電導效應(magneto-conductance,MC)可作為兩種探測工具,分別用于探測器件內部發(fā)光相關過程、以及探測電荷注入和運輸相關的載流子特性。目前,部分激子反應的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)現兩者的MEL曲線剛好呈現出完全相反的特征,并且三線激發(fā)態(tài)與電荷間的反應也有其特定的MC指紋。而上述已知特征的有機磁效應指紋,可反過來用于研究新器件內部激子反應的類型以及探究這類反應的影響因素。本文研究當器件內部同時存在多種激子反應時,通過對這些反應間相互競爭的調控,以達到對各類反應的橫向比較。我們選擇材料和設計器件結構,使器件內多種激子反應共存。通過改變器件的摻雜濃度、所處的溫度以及注入電流,觀察其有機磁效應曲線、電流-電壓關系曲線以及電致發(fā)光譜,分析影響各類反應的因素,從而達到對多反應過程中,特定過程的有效調控。這一工作深化了各類激子的演化過程,為有效設計高發(fā)光效率、低耗能的器件提供一定的理論指導.本文主要內容分成以下四個部分:第一章首先簡單描述了有機電子學簡史,其次介紹了有機發(fā)光二極管的的器件結構,電致發(fā)光機理及常見的微觀過程,最后扼要闡述了有機電致發(fā)光磁效應和有機磁電導的基本概念,OLEDs中常見微觀過程的磁效應特征曲線和磁效應的發(fā)展方向。第二章介紹了制造和測量OLEDs器件所需的實驗設備,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的測量第三章主要介紹了發(fā)光相關的激子反應,我們制備了紅熒烯(Rubrene)摻雜的OLEDs器件,其結構為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進程,我們分析MEL曲線發(fā)現,器件內同時存在三線態(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。進一步研究表明,這三種反應對器件所處溫度、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,而TTA在低溫下反應增強;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)光的幾類激子反應間的競爭,為有效調節(jié)電致發(fā)光磁效應、改進OLEDs發(fā)光性能提供參考。第四章為了研究電流相關的激子反應,我們制造結構為ITO/PEDOT:PSS/m-MTDATA(40 nm)/CBP:x%DCM(40 nm)/Bphen(40 nm)/LiF(1nm)/Al(120 nm)的器件。結合兩個非洛侖茲公式對器件MC曲線進行擬合發(fā)現,三線激發(fā)態(tài)-電荷反應(Triplet-Charge Interaction,TQI)的散射導致了正MC,而TQI的解離導致了負MC。其中,散射過程減小了器件內載流子的傳導速率,使器件內電流變小,磁場對散射反應的限制使電流變大,即正MC;解離過程增加了載流子的數目,使器件內電流變大,磁場對解離反應的限制使電流變小,即負MC。當兩種反應共存時,進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,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的散射反應越易占激子反應的主導;而三線態(tài)激子的濃度越小,TQI的解離反應越易占激子反應的主導。這一工作橫向比較了影響器件電流的激子反應間的競爭,深化了有機光電器件中電荷與激發(fā)態(tài)之間相互作用的微觀機制,為有效調節(jié)有機磁導提供了新的途徑。
【圖文】：

西南大學碩士學位論文士等在正負電極間加入了雙有機層[13, 14]，器件結構如圖 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（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計、自由組合的有機發(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動電壓，著電致發(fā)光技術由此步入了實用化時代。從 20 世紀末開始，商品化的有機發(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 OLEDs 顯示屏，2007 年底，sony 公司推出了首款電視機 OLEDs屏。目前，有機顯示器件因省電、輕薄和高效等優(yōu)點，正逐步開始占領顯示。

第一章 緒 論據 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）；當電子和空穴間距進一步縮小， 把 e 和 h 處于的激發(fā)態(tài)稱為分子內的激子（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。
【學位授予單位】：西南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN312.8

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本文編號：2606574