一种简便有效的多孔硅后处理新方法

本文报道了一种简便有效的多孔硅（ＰＳ）后处理新方法，即在（ＮＨ４）２Ｓ／Ｃ２Ｈ５ＯＨ溶液中浸泡ＰＳ，并用紫外光辐照激发．后处理ＰＳ的光致发光（ＰＬ）强度约为未经处理的５倍；样品处理后的ＰＬ峰值９０ｍｉｎ内随激光连续激发时，在大气中呈现先指数衰减后线性增长，在真空（约１Ｐａ）中却呈现一直衰减到一个稳定值的新特点．通过样品的傅里叶变换红外吸收（ＦＴＩＲ）谱的测试与分析，表明后处理在样品表面产生了ＳｉＨ（Ｏ３）。

利用磁致发光曲线研究Rubrene器件中激子分裂和湮没过程

为了研究Rubrene分子中激发态的能量共振和分子间π-π共轭的特性对有机磁效应的影响,本文制备了基于不同浓度和厚度的Rubrene有机发光器件,并在不同温度下测量了器件的电致发光磁效应(magnetoelectroluminescence,MEL).实验发现,发光层中Rubrene的厚度和浓度均可以对器件中的MEL产生较大的影响,室温下MEL的高场值随Rubrene层厚度的增加而增加,并在30 nm之后逐步趋于饱和;随着Rubrene分子的浓度和测量温度的降低,MEL高场增加的幅度逐渐减小,甚至在低温时出现高场下降.通过对实验曲线进行数值拟合,认为Rubrene分子之间形成的π-π共轭结构有助于双分子相互作用的发生,单重态激子分裂、三重态激子之间的湮没和单一三重态极化子对的系间窜越三种过程在器件中相互竞争导致了所得MEL的变化.本工作有助于加深对有机光电子器件内部机理的认识.

有机薄膜电致发光器件失效过程的动态观测及分析

对有机薄膜电致发光器件失效的全过程进行了显微动态观察．发现器件工作时，有机层／金属界面形成的气泡逐渐变大变多，最终导致器件完全失效．气泡中不仅含有水汽，还存在大量有机气体．

经Al_2O_3与SiO_x钝化的多孔硅及其光致发光特性

在一定偏压下用ＡｌＣｌ３＋ Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋ Ｈ２Ｏ 混合液对多孔硅进行了后处理．经过处理的多孔硅与未经处理的多孔硅相比，其发光强且稳定．通过对样品进行红外吸收谱的测试和分析，指出在后处理样品表面形成的Ａｌ２Ｏ３ 与ＳｉＯｘ 结构是多孔硅发光增强和稳定性得到提高的原因．

电化学脉冲腐蚀法制备窄峰发射的多孔硅微腔

用电化学脉冲腐蚀方法制备了多孔硅微腔 ,讨论了脉冲电化学腐蚀的参数——周期、占空比对多孔硅多层膜制备的影响 ,并用了以 HF酸扩散为基础的多孔硅动态腐蚀机理对实验结果进行解释 ,认为在用电化学脉冲腐蚀法制备多孔硅微腔的过程中 ,不但要考虑到 HF酸对硅的纵向电流腐蚀 ,也要考虑到 HF酸对多孔硅硅柱的横向浸泡腐蚀 .可通过选取合适的周期、占空比 ,使二者对多孔硅的作用达到适中 ,以制备出高质量的多孔硅多层膜和微腔 .并用正交实验法优化了制备多孔硅微腔的参数 ,根据优化的实验参数 ,制备出了发光峰半峰宽为 6

牛顿环装置镜片结构的探讨

讨论了实现牛顿环干涉的多种光学结构，并推导出相关量的计算公式，同时还进行了实验验证。

硅基SiN_xO_y∶C^+薄膜的光致发光

采用等离子体增强化学气相淀积法在单晶硅片表面淀积一层厚约１２０ｎｍ的ＳｉＮｘＯｙ薄膜，并在薄膜中注入Ｃ＋，注入能量为３５ｋｅＶ，剂量为５×１０１６ｃｍ－２．注Ｃ＋样品在４４１．６ｎｍ的蓝光激发下，可以产生峰值约为５５０ｎｍ的光致发光．样品经６００℃退火后，发光强度达到最大．

基于LabVIEW的磁电阻测试系统的设计

由于在基本理论研究和实际应用中的巨大意义与潜力,材料的磁电输运性质近20年来倍受材料物理和凝聚态物理的关注,特别是巨磁电阻（GMR）、隧穿电阻（TMR）的广泛研究更促进了自旋电子学（Spintronics）的兴起和飞速发展。随着实验的深入,提高磁电阻测试效率和自动化程度已成为研究与自旋相关的电磁输运效应的迫切要求。该文给出了一种基于LabVIEW平台下磁电阻测试系统的设计,使磁电阻测试效率有明显的提高。

基于LabVIEW制备硅基一维光子晶体的计算机驱动程序

在制备硅基一维光子晶体如多孔硅分布Bragg反射镜和多孔硅微腔的实验中,为实现电脑程序驱动的电化学腐蚀平台的精确控制,使制备的光子晶体高低折射率层的界面更平整和硅孔大小更加均匀,我们利用NI推出的虚拟仪器开发平台软件LabVIEW缩写了一套制备硅基一维光子晶体的计算机驱动软件。实验结果发现,由该软件驱动Keithley2400数字电源制备的PS -DBRs显示出了纳米级平整的界面和反射率高、阻止带宽的光学特性。

有机磁效应研究实例在物理实验教学中的应用探索

将有机发光二极管中的磁效应研究成果转化为教学实验引入到大学物理实验教学中,详细介绍了有机磁场效应的背景、原理、实验方法和实验内容,并对实验教学开展过程中的注意事项进行了简要说明.

铟锡氧化物电极中In的扩散对有机薄膜电致发光器件发光区暗斑形成的影响

为了研究有机薄膜电致发光器件发光区暗斑的形成,制备了Al/8-羟基喹啉铝/铟锡氧化物/玻璃衬底结构的发光器件,观察了器件失效前后的表面形貌,并对器件进行了微区Auger能谱分析.结果表明,铟锡氧化物电极表面In向有机层内的扩散是产生微区高电场、从而形成发光区暗斑的一个不可忽视的重要因素.

基于激子阻挡层的高效率绿光钙钛矿电致发光二极管

金属卤化物钙钛矿材料由于具有高的光致发光量子产率、高色纯度、带隙可调等杰出的光学性能,被作为发光材料广泛地用于制备钙钛矿电致发光二极管(perovskite light-emitting diodes,PeLEDs).虽然取得了较好的研究进展,但是其效率和稳定性还未达到商业化的要求,还需要进一步提高.为了提高PeLEDs的效率和稳定性,本文使用旋涂法,引入了一种具有宽带隙和较好空穴传输能力的有机小分子材料4,4′-cyclohexylidenebis[N,N-bis(p-tolyl)aniline](TAPC)作为激子阻挡层,获得了效率和寿命都得到提高的全无机PeLEDs.研究表明,PeLEDs效率和寿命得到提高的物理机制主要源于两方面:1)TAPC具有恰当的最高占有分子轨道能级,与PEDOT:PSS的最高占有分子轨道能级和CsPbBr3的价带边形成了阶梯式能级分布,有利于空穴注入和传输;同时TAPC具有较高的最低未占分子轨道能级,能够有效地阻止电子泄漏到阳极端,并能很好地将电子和激子限制在发光层内;2)TAPC层的引入可以避免钙钛矿发光层与强酸性的空穴注入材料Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(p-styrene sulfonate)(PEDOT:PSS)的直接接触,进而免除钙钛矿发光层由于与PEDOT:PSS的直接接触所导致的激子淬灭,从而提高了激子的发光辐射复合率.

用光电流谱研究多孔硅微腔的光电特性

利用光电流谱对全硅基多孔硅微腔的吸收特性进行了研究 ,在光电流谱中观察到 λ1 =742 nm主峰 .同时也对多孔硅微腔的 PL 谱和单层多孔硅的光电流谱进行了测量 ,结合有效折射率方法和菲涅耳公式 ,对照 PL 谱和单层多孔硅的光电流谱 ,对常温下多孔硅微腔的光电流谱进行解释 .

激基复合物有机发光二极管中平衡载流子增强电荷转移态的反向系间窜越过程

电荷转移(charge transfer,CT^(1)和CT^(3))态的反向系间窜越(reverse inter-system crossing,RISC,CT^(1)←CT^(3))过程是提高激子利用率的有效途径,精准利用该过程对于制备高效率激基复合物型(exciplex-type)有机发光二极管(organic light-emitting diodes,OLEDs)具有重要科学价值和应用前景.基于m-MTDATA:Bphen的典型激基复合物由于其内部高的RISC速率而受到广泛关注.但到目前为止,在实验上仅从瞬态光致发光谱中推测存在该RISC过程,这不利于全面认识并运用该过程设计高性能的光电器件.本文通过精确调控发光层(x m-MTDATA:y Bphen,x,y为质量分数)中给体与受体的共混比例和流过器件的载流子密度,获得了载流子平衡与非平衡的激基复合物器件,采用特征磁电导(magneto-conductance,MC)响应曲线可视化了平衡激基复合物器件中CT态间的RISC过程,且相比于非平衡器件,该器件具有更高的电致发光效率.本工作不仅能加深对于激基复合物器件中给体/受体共混比例影响载流子平衡的理解,还为最优利用RISC过程制备高效率光电器件提供理论依据和实验基础.

基于溶液加工小分子材料发光层的有机-无机复合发光器件

报道了基于溶液加工有机小分子材料发光层、聚乙烯亚胺电子注入层的有机-无机复合发光器件.优化了空穴传输层和磷光染料的掺杂浓度,得到最佳发光效率的器件.蓝光、黄光和红光器件的最大外量子效率为17.3%,10.7%和7.3%.在发光亮度为1000 cd/m2时,蓝光、黄光和红光器件的外量子效率分别为17.0%,10.6%和5.8%,器件效率下降较小.原因在于同时采用空穴传输型和电子传输型的小分子材料作为共同主体材料,器件具有较宽的载流子复合区域,降低了三线激发态-三线激发态湮灭和三线激发态-极化子相互作用对器件发光效率的影响.白光器件在亮度为1000 cd/m2时,发光效率和功率效率为31 cd/A和14.8 lm/W.器件的色度为(0.32,0.42),色度比较稳定,随电流的变化微小.器件的效率较以往报道的有机-无机复合发光器件有显著的提高,主要归因于在聚乙烯亚胺上能够制备特性良好的小分子材料薄膜,以及小分子主体材料拥有较高的三线态能量和平衡的载流子传输特性,能够获得高效的磷光发射.

利用热激子反向系间窜越的特征磁响应探测界面型OLED中的Dexter能量传递过程

基于界面激基复合物作为主体的主-客体型有机发光二极管(organic light emitting diodes,OLEDs)的外量子效率已经突破36%,但其主-客体间能量传递过程还有待深入研究.本文提出一种基于客体Rubrene热激子反向系间窜越(T_(2,Rub)→S_(1,Rub))的特征磁响应探测界面激基复合物型OLEDs中能量传递过程的实验策略.具体通过表征主、客体材料的光物理特性,证明了主-客体单重态激子间的F?rster共振能量传递过程;通过研究界面激基复合物型器件的磁电致发光响应曲线,可视化了主-客体三重态激子间的Dexter能量传递过程,且该过程有效发生对于器件电致发光具有不可忽视的促进作用.本研究不仅为探测OLEDs中Dexter能量传递过程提供切实可行的理论方法,还为进一步设计高性能热激子型OLEDs提供新的实验参考.

激基复合物有机发光二极管中系间窜越和反向系间窜越过程的非单调电流依赖关系

激基复合物有机发光二极管(exciplex-based organic light-emitting diodes,EB-OLEDs)中自旋对态(spin-pair states)的系间窜越(intersystem crossing,ISC)和反向系间窜越(reverse ISC,RISC)是重要的自旋混合过程.它们通常展示正常的电流依赖关系,即随电流的增大而减弱.本文利用磁电致发光(magneto-electrolumine-scence,MEL)作为指纹式探测工具,在具有不同电荷平衡的EB-OLEDs中观察到多种电流依赖的ISC和RISC过程.它们有趣的表现为:随着器件注入电流增大,非平衡器件中电流依赖的MEL曲线呈现从正常ISC(1-25μA)向反常ISC(25-200μA)过程的转换,而平衡器件中电流依赖的MEL曲线则展示从正常ISC(1-5μA)→反常RISC(10-50μA)→正常RISC(50-150μA)→反常ISC(200-300μA)过程的转换.通过拟合和解析MEL曲线,发现非平衡和平衡器件中的ISC和RISC过程随着电流增大都先增强后减弱.这些丰富而有趣的转换可归因于增大电流时自旋对态增加的数量与其减短的寿命之间的竞争.此外,平衡器件中的RISC过程比非平衡器件中的更强,从而导致平衡器件的外量子效率比非平衡器件的更高.显然,本文不但加深了对EB-OLEDs中电流依赖的ISC和RISC过程的理解,还为设计制作高效率EB-OLEDs提供了清晰的器件物理思路.

温度和共混浓度对激基复合物与电致激基复合物共存体系的磁效率调控

激基复合物(exciplex)和电致激基复合物(electroplex)经常同时产生于体异质结的有机发光二极管(organic light emitting diodes,OLEDs),有报道称利用这两种发射态共存的器件实现了高效率发光.器件高效率的物理机制与共存体系中自旋对态(spin-pair states)的微观过程有关,相关微观过程还有待深入研究.本文以特征的有机磁场效应(organic magnetic field effects)作为主要探测工具,通过改变器件的工作温度和给体与受体的共混比例来研究这种双发射态共存体系中自旋对态的演变过程.实验结果表明:降低发光器件的环境温度不仅会减弱从高能激基复合物到低能电致激基复合物的Dexter能量传递过程,而且因器件偏压增高还会引起电致激基复合物电荷转移(charge-transfer,CT)态的场致解离,使其数量较少,导致其CT态的反向系间窜越(reverse intersystem crossing,RISC)过程减弱.另外,增加发光层中给体的浓度会引起电荷注入更不平衡,增强过剩的空穴载流子与电致激基复合物的解离反应,这也会减弱电致激基复合物CT态的RISC过程.因此,温度降低或给体含量增多,器件的磁效率(magneto-efficiency,Mη)从原来受RISC过程主导的负磁效应转化为受系间窜越(intersystem crossing,ISC)过程主导的正磁效应.本工作有利于深入理解激基复合物和电致激基复合物共存体系中自旋对态的物理微观机制.

利用发光磁效应研究同分异构体mCBP和CBP作为给体的激基复合物器件的微观过程

本文把同分异构体3,3’-Di(9H-carbazol-9-yl)biphenyl (m CBP)和4,4’-Bis(carbazol-9-yl)biphenyl (CBP)作为给体, PO-T2T作为受体,以质量比1∶1制备了两种激基复合物器件,并在不同温度和偏压下测量了器件的发光磁效应(magneto-electroluminescence, MEL).发现室温下m CBP为给体的器件,其MEL的低磁场部分表现出反向系间窜越(reverse intersystem crossing, RISC)过程,降温时该RISC转变为系间窜越(intersystem crossing, ISC)过程;而CBP为给体的器件则表现出ISC过程,且降温时ISC过程先减弱后增强.室温下两种器件MEL的高磁场部分都体现为三重态激子与电荷的猝灭,但在20 K下CBP为给体的器件还出现了三重态-三重态激子湮灭.两种完全相反的低磁场线型与m CBP和CBP不同的结构导致三重态激子能量的高低有关.低温下微观过程的改变是因为低温不利于RISC过程、ISC过程和能量损失等演化通道.此外,当m CBP:PO-T2T质量比从1∶4到1∶1再到4∶1时,器件中的RISC过程越来越强,这是由于器件更趋平衡有利于RISC过程的结果.当以两种激基复合物为主体掺入TBRb荧光客体材料,在m CBP:PO-T2T为主体的器件中得到了更高的外量子效率.本工作为制备高效率激基复合物发光器件提供了实验和理论参考.

纯红荧烯器件中极化子对的系间窜越与高能三重态激子的反向系间窜越过程“消失”的原因

有机发光二极管(OLEDs)中电致发光磁效应(MEL)是一种能够揭示多种激发态微观过程的探测工具.最新研究成果(Tang X T,Pan R H,Zhao X,Jia W Y,Wang Y,Ma C H 2020 Adv.Funct.Mater.5765)表明:将低浓度的红荧烯(Rubrene)分子掺杂在一定主体作为发光层的OLEDs中,存在一种高能三重态激子(T_(2,Rub))的反向系间窜越过程(HL-RISC,S_(1,Rub)←T_(2,Rub)).但本文发现:以Rubrene作为纯发光层且其两边的载流子传输层也不存在T_(2,Rub)激子的能量损失通道的OLEDs中,在室温下只观察到单重态激子(S_(1))的分裂过程(S_(1)+S_(0)→T_(1)+T_(1)),却没能观察到该T_(2,Rub)激子的HL-RISC过程;而且,最基本的因电子和空穴在纯Rubrene发光层中直接注入形成极化子对(polaron-pair,PP_(1)和PP_(3))的系间窜越过程(ISC,PP_(1)→PP_(3))也没有被观察到.为了揭示该反常现象背后的微观物理机制,以纯Rubrene分子和质量分数为5%的Rubrene掺杂主体作为发光层来制备器件,并对两种器件的MEL进行变温实验.对所得实验结果比对分析后发现:室温下PP态的ISC和T_(2,Rub)激子的HL-RISC产生的MEL正好完全相互抵消,这是采用MEL在纯Rubrene作为发光层的OLEDs中同时观察不到ISC和HL-RISC的物理原因,这种如此巧合的物理现象在文献中还未曾报道.