發(fā)布時間：2017-09-16 05:42

  本文關(guān)鍵詞：激子型和電荷轉(zhuǎn)移型有機發(fā)光器件中的自旋混合過程

  更多相關(guān)文章： 有機發(fā)光二極管 磁效應(yīng) 反系間竄越 三重態(tài)-電荷反應(yīng) 電荷轉(zhuǎn)移態(tài)

【摘要】：有機發(fā)光二極管(Organic light-emitting diodes,OLEDs)因具備成本低廉,易制造和輕薄性等特點,使其在顯示和照明行業(yè)上有著極為寬廣的運用前景。盡管對OLED的研發(fā)已歷經(jīng)二十余載,但是其大規(guī)模實用化還存在一些難題,如器件壽命不長、發(fā)光效率低下等。而最近,利用熱致延遲熒光(TADF)材料的反系間竄越過程(RISC)來提高器件的發(fā)光效率已成為一大研究熱點。到目前為止,大部分TADF都來自于小分子材料,并且需要摻雜形成空間分離的給體(D)和受體(A)部分,由于摻雜濃度難以得到最優(yōu)的重復(fù)性,這給工業(yè)化制造帶來了極大困難。本文利用兩種不同性質(zhì)基團形成的結(jié)構(gòu)為D-?-A型共聚物來實現(xiàn)TADF過程,該方法的優(yōu)點在于無需摻雜即可包含兩種不同的激發(fā)發(fā)射態(tài):局域的激子(LE)態(tài)和非局域的電荷轉(zhuǎn)移(CT)態(tài)。本工作的主要目的就是通過該材料的共存特性,來研究LE和CT態(tài)中單重態(tài)(S)與三重態(tài)(T)之間的自旋混合過程。然而,事實上OLED中的自旋混合難以被實驗直接觀測到,而有機磁效應(yīng)(外加磁場可以改變器件的發(fā)光強度和傳導(dǎo)電流大小)可作為一種探究器件內(nèi)部某些微觀過程的有效工具,用于揭示有機半導(dǎo)體中自旋相關(guān)的電荷輸運和激子行為等微觀過程,例如單重態(tài)與三重態(tài)間的相互轉(zhuǎn)化、激子間的淬滅和三重態(tài)-電荷反應(yīng)等。本文以磁場效應(yīng)為手段,結(jié)合電致、光致和瞬態(tài)光譜,詳細(xì)分析了影響器件中S與T相互轉(zhuǎn)化的因素,并成功通過CT態(tài)的RISC過程提高了有機半導(dǎo)體器件的發(fā)光效率。其具體內(nèi)容主要分為如下幾方面:(1)首先扼要介紹了常規(guī)有機半導(dǎo)體光電器件的特點及運用前景,并說明了OLEDs的研究背景和當(dāng)前發(fā)光效率低下的難題,從而為后續(xù)提出新的方法提高器件外量子效率做出了鋪墊。第二章則主要講述了OLEDs的制備和測量方法。(2)由PFO(D)和MEH-PPV(A)合成新的共聚物材料PFOPV,并通過由密度泛函理論計算的分子幾何結(jié)構(gòu),三種(PFO、MEH-PPV、PFOPV)材料的吸收光譜和時間分辨的光致衰減光譜以及溶劑化效應(yīng),證明了PFOPV中的確存在LE和CT兩種激發(fā)發(fā)射態(tài)。(3)制備了基于PFOPV、MEH-PPV和PFO的聚合物發(fā)光器件,并以發(fā)光和電流的磁場效應(yīng)為手段研究了LE和CT兩種發(fā)光過程的微觀差異。實驗發(fā)現(xiàn):對于PFOPV器件,磁電致發(fā)光(MEL)可正可負(fù),其正負(fù)性與器件的測量溫度、偏壓和載流子注入平衡程度有關(guān)。而對于MEH-PPV和PFO器件,其MEL始終為正值。分析表明器件磁效應(yīng)的這些差異是由超精細(xì)相互作用誘導(dǎo)的系間竄越和反系間竄越作用共同引起的。本研究工作證明了電荷轉(zhuǎn)移態(tài)對利用三重態(tài)提高熒光器件的發(fā)光效率具有重要的參考價值。(4)制備了不加電子傳輸程的純PFOPV聚合物發(fā)光器件,并測量了器件在不同偏壓和工作溫度下電流的磁場效應(yīng)(MC)和電致發(fā)光光譜。實驗發(fā)現(xiàn),通過改變器件中激子態(tài)和CT態(tài)的相對比例,可以達(dá)到對MC低場(40 mT)和高場(40 mT)正負(fù)效應(yīng)的有效調(diào)控。即當(dāng)器件中CT態(tài)的相對比例較高時,MC的低場和高場均表現(xiàn)出明顯的負(fù)磁電導(dǎo)效應(yīng),反之,則表現(xiàn)出正磁電導(dǎo)效應(yīng)。采用經(jīng)驗公式對實驗曲線進(jìn)行定量分析表明,MC低場的正負(fù)效應(yīng)可用系間竄越和反系間竄越過程來進(jìn)行解釋,而MC高場的正負(fù)轉(zhuǎn)變則可歸結(jié)為不同三重態(tài)與電荷相互作用的結(jié)果。本研究工作證明了三重態(tài)-電荷的反應(yīng)方式對三重態(tài)中電子-空穴的間隔距離有強烈的依賴關(guān)系,同時為有機磁電導(dǎo)效應(yīng)的有效調(diào)控提供了一條新的重要途徑。并成功通過調(diào)節(jié)器件中載流子注入的平衡程度來抑制三重態(tài)-電荷反應(yīng)(TCA)過程,從而提高器件的發(fā)光效率。
【關(guān)鍵詞】：有機發(fā)光二極管 磁效應(yīng) 反系間竄越 三重態(tài)-電荷反應(yīng) 電荷轉(zhuǎn)移態(tài)
【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】：2016
【分類號】：TN383.1
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 有機電子學(xué)概況11
• 1.2 有機光電器件11-13
• 1.3 有機磁場效應(yīng)（OMFE）介紹13-15
• 1.4 本論文的選題意義和創(chuàng)新點15-16
• 參考文獻(xiàn)16-18
• 第二章 OLED的制備與磁場效應(yīng)的測量18-25
• 2.1 有機光電器件的制備18-21
• 2.1.1 基片清洗與前期處理18-19
• 2.1.2 小分子真空成膜19-20
• 2.1.3 高分子成膜?旋涂20-21
• 2.2 有機發(fā)光二極管光電性能的表征及OMFE的測量21-24
• 2.2.1 OLEDs光電性能的表征21-22
• 2.2.2 OMFE的測量22-24
• 參考文獻(xiàn)24-25
• 第三章 利用有機磁場效應(yīng)探究聚合物發(fā)光器件中單重態(tài)與三重態(tài)之間的自旋混合過程25-40
• 3.1 引言25-27
• 3.2 器件的制備與測量27-28
• 3.2.1 材料使用27
• 3.2.2 器件制備27
• 3.2.3 器件光電性質(zhì)及其磁場效應(yīng)的測量27-28
• 3.3 PFOPV分子中CT態(tài)的形成28-30
• 3.4 聚合物發(fā)光器件的實驗測量結(jié)果30-34
• 3.4.1 CT態(tài)的形成對器件磁電致發(fā)光的影響30-31
• 3.4.2 室溫下，，電荷注入的平衡程度對器件發(fā)光及其磁效應(yīng)的影響31-32
• 3.4.3 溫度和偏壓對器件Ⅲ的MFE的影響32-33
• 3.4.4 器件Ⅲ在不同工作溫度和偏壓下的EL譜33-34
• 3.5 分析與討論34-37
• 3.6 本章小結(jié)37-38
• 參考文獻(xiàn)38-40
• 第四章 激子型和電荷轉(zhuǎn)移型有機發(fā)光器件中的三重態(tài)-電荷反應(yīng)過程40-53
• 4.1 引言40-42
• 4.2 器件制備與測量42
• 4.2.1 材料使用42
• 4.2.2 器件制備42
• 4.2.3 器件光電性質(zhì)及其磁場效應(yīng)的測量42
• 4.3 結(jié)果與討論42-50
• 4.3.1 PFOPV分子內(nèi)激發(fā)態(tài)相關(guān)的微觀過程與相應(yīng)的OMC效應(yīng)42-45
• 4.3.2 器件磁效應(yīng)的測量結(jié)果與分析45-49
• 4.3.3 提高PFOPV器件的發(fā)光效率49-50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 參考文獻(xiàn)51-53
• 第五章 展望53-54
• 攻讀碩士學(xué)位期間的科研情況54-56
• 致謝56

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2 吳洪;;量子環(huán)上的負(fù)電荷激子[J];物理學(xué)報;2009年12期

3 ;美首次在室溫下演示電磁激子發(fā)出激光現(xiàn)象[J];光機電信息;2010年07期

4 梁希俠,顧世洧;極性晶體中激子的性質(zhì)[J];半導(dǎo)體學(xué)報;1981年01期

5 龐乾駿;極性晶體中的激子在磁場中的性質(zhì)[J];半導(dǎo)體學(xué)報;1983年03期

6 李長英,張長信,李佳,王新峰;激子開關(guān)的研究[J];大連理工大學(xué)學(xué)報;1997年S2期

7 吳江濱;;激子集成電路[J];物理通報;2008年07期

8 閆占彪;郭震寧;;納米結(jié)構(gòu)中激子研究進(jìn)展[J];半導(dǎo)體技術(shù);2005年12期

9 譚天亞;陳俊杰;江雪;;納米微晶結(jié)構(gòu)氧化鋅中激子發(fā)光的研究進(jìn)展[J];激光與光電子學(xué)進(jìn)展;2008年09期

10 楊雄;向少華;宋克慧;;在耦合的激子——光子系統(tǒng)中相干激子態(tài)的線性熵演化(英文)[J];懷化學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué));2007年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 湯叔ii;;非常色散相互作用維持的激子物質(zhì)[A];中國物理學(xué)會靜電專業(yè)委員會第十三屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2006年

2 曹昌祺;;激子—激子相互作用與量子阱中激子的共振熒光[A];第九屆全國量子光學(xué)學(xué)術(shù)報告會摘要集（Ⅱ）[C];2000年

3 徐士杰;;氧化鋅中激子的超快形成過程以及多體Fano共振的時間過程研究[A];2013年（第五屆）西部光子學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2013年

4 于暹;鄭紀(jì)文;劉國興;陳克良;;激發(fā)核趨向平衡態(tài)的過程[A];第九屆全國核物理大會論文摘要匯編[C];1994年

5 梅增霞;張希清;衣立新;趙謖玲;王晶;李慶福;韓建民;;ZnO薄膜的制備和激子特性的研究[A];第九屆全國發(fā)光學(xué)術(shù)會議摘要集[C];2001年

6 楊少鵬;張雪峰;楊雅茹;趙謖玲;徐征;宋丹丹;李艷蕊;李慶;龐學(xué)霞;;銥配合物摻雜體系的發(fā)光特性研究[A];第11屆全國發(fā)光學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2007年

7 吳建軍;張曉華;王煜;王英特;晉衛(wèi)軍;;卟啉聚集體激發(fā)譜中B帶與Q帶激子耦合的研究[A];第八屆全國發(fā)光分析暨動力學(xué)分析學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2005年

8 熊祖洪;雷衍連;陳平;劉榮;張勇;;不同染料摻雜體系中的三重態(tài)激子湮滅過程[A];全國第八屆有機固體電子過程暨華人有機光電功能材料學(xué)術(shù)討論會摘要集[C];2010年

9 潘玉鈺;李維軍;楊兵;馬於光;;有機電致發(fā)光中高激子利用率“HOT”通道的理論研究[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第15分會：理論化學(xué)方法和應(yīng)用[C];2014年

10 惠萍;;利用B-splines特性計算PbS量子點中的激子基態(tài)能量[A];中國科協(xié)2005年學(xué)術(shù)年會論文集——核科技、核應(yīng)用、核經(jīng)濟論壇[C];2005年

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1 馮衛(wèi)東;美研制出首個以激子為基礎(chǔ)的電路[N];科技日報;2008年

2 劉霞;美首次觀察到激子內(nèi)自發(fā)相干的細(xì)節(jié)[N];科技日報;2012年

3 劉霞;美首次在室溫下演示電磁激子發(fā)出激光現(xiàn)象[N];科技日報;2010年

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1 王盼;同質(zhì)異相的納米硫化鎘的激子復(fù)合動力學(xué)和自旋極化機制研究[D];吉林大學(xué);2016年

2 周寧;局域表面等離激元與激子的耦合研究[D];浙江大學(xué);2016年

3 劉佰全;基于電荷和激子分布調(diào)控研究高性能有機白光二極管[D];華南理工大學(xué);2016年

4 周葉春;有機發(fā)光器件性能優(yōu)化及激子擴散問題研究[D];復(fù)旦大學(xué);2007年

5 郭子政;Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的激子及其壓力效應(yīng)[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2004年

6 吳勇;利用原位光致發(fā)光測量研究有機半導(dǎo)體中的激子過程[D];復(fù)旦大學(xué);2007年

7 潘玉鈺;熱激子反系間竄越實現(xiàn)高效率有機電致發(fā)光材料的分子設(shè)計原理[D];吉林大學(xué);2015年

8 師全民;聚合物半導(dǎo)體中激子離化及電荷輸運特性的研究[D];北京交通大學(xué);2009年

9 鄒炳鎖;納米微粒的生成、結(jié)構(gòu)特征和相關(guān)的基本光學(xué)性質(zhì)[D];南開大學(xué);1993年

10 趙國軍;半導(dǎo)體量子阱中的雜質(zhì)態(tài)和激子的壓力效應(yīng)[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2003年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 段緒東;激子極化激元的布洛赫振蕩[D];北京理工大學(xué);2016年

2 黃向南;半導(dǎo)體量子點中多激子的新奇光學(xué)特性研究[D];南京大學(xué);2016年

3 陳中海;紅熒烯分子間激子裂變的動力學(xué)過程研究[D];西南大學(xué);2016年

4 袁德;激子型和電荷轉(zhuǎn)移型有機發(fā)光器件中的自旋混合過程[D];西南大學(xué);2016年

5 李婧;紅熒烯摻雜薄膜中激子裂變過程的磁場效應(yīng)研究[D];西南大學(xué);2016年

6 劉俊琳;形變對準(zhǔn)一維碳納米材料中激子效應(yīng)的影響[D];信陽師范學(xué)院;2016年

7 張冰;電子關(guān)聯(lián)對聚合物中激子和雙激子極化性質(zhì)的影響[D];河北師范大學(xué);2009年

8 王智斌;反向偏壓下有機阱結(jié)構(gòu)器件的激子離化的研究[D];北京交通大學(xué);2009年

9 郭麗媛;間接激子在抬高量子阱中光致發(fā)光的理論研究[D];燕山大學(xué);2015年

10 陳少波;有機聚合物中單激子和雙激子極化的研究[D];重慶大學(xué);2014年

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