有机电致发光器件的电磁效应研究进展

有机电致发光器件的电磁效应是指在不含任何磁性材料功能层的情况下,其电流或者发光受外加磁场影响而发生改变的现象。由于电磁效应具有极高的灵敏性,即使在室温和微小的外加磁场范围内也能发生,所以此效应具有较大的科学价值和社会应用前景,进而引起了科研人员极大的研究兴趣。详细介绍了该电磁效应的研究进展,重点阐述了磁电导/磁电阻以及磁电致发光的发展进程,对其在不同条件下出现的物理机制进行比较,并展望其应用前景。

红荧烯掺杂体系中激子反应的竞争行为

为研究红荧烯(5,6,11,12-Tetraphenylnaphthacene,Rubrene)掺杂体系中激子的反应过程,向主体材料Rubrene中掺入了1%的客体材料DBP(Tetraphenyldibenzoperiflanthene),制备了掺杂型Rubrene的有机发光器件.实验发现,其电致发光磁效应(Magneto-Electroluminescence,MEL)在室温下呈现出复杂的新特征线型:在外加磁场处于0–27mT范围内MEL随磁场的增加先小幅度上升,在27–200mT随磁场的增加迅速下降,最后200–500mT范围内再次上升.通过分析可知器件内存在3种激子反应过程:单重态-三重态激子淬灭(Singlet-Triplet Annihilation,STA)、三重态激子湮灭(Triplet-Triplet Annihilation,TTA)和单重态激子分裂(Singlet Fission,STT).可通过改变注入电流的大小调节三者的竞争:大注入电流时,器件主要是STA反应和TTA反应;注入电流逐渐减小的过程中,激子反应从以TTA为主逐渐过渡到以STT为主.同时也可通过改变掺杂层的厚度和掺杂层在器件结构中的位置,对这几种反应之间的竞争过程产生重要影响:掺杂层厚度越薄,STT越强,而STA和TTA越弱;掺杂位置越靠近阴极,STA和TTA越强,而STT越弱.这些实验发现不仅可加深对有机发光二级管中激子间相互作用的理解,也为进一步优化器件发光性能提供参考.

DCM染料掺杂对有机电致发光磁效应的影响

制备了DCM染料掺杂的有机电致发光器件ITO/NPB/Alq3:DCM/Alq3/LiF/Al,研究了15K^R.T.(室温)温度范围内,器件的电致发光随磁场的变化关系(即电致发光的磁效应).发现电致发光的磁效应由低场(0≤B≤40mT)效应和高场(B≥40mT)效应两部分组成.室温下,对于未掺杂的参考器件,发光在低场部分随磁场的增加迅速增强,高场部分随磁场的增加缓慢并逐渐趋于饱和.而对于掺杂器件,尽管发光在低场部分随磁场也迅速增强,但高场部分却在低场增加的基础上出现下降.器件的注入电流越大,发光在高场下降越明显.低温下(T≤150K),尽管未掺杂器件电致发光的磁效应的高场部分也出现减弱趋势,但掺杂样品的高场部分受温度的影响要远弱于未掺杂样品的结果.基于掺杂引起的能级陷阱效应,通过讨论外磁场作用下的三重态激子淬灭过程,我们对实验结果进行了定性解释.

利用瞬态电致发光研究有机小分子发光器件中延迟荧光的发射机理

制备了两种基于Alq3的有机小分子发光器件,其结构分别为:ITO/NPB/Alq3/LiF/Al和ITO/NPB/Alq3:DCM/Alq3/LiF/Al.利用瞬态电致发光技术,研究了这两种发光器件中延迟荧光的发射机理.发现在Alq3的双层器件中,延迟荧光较弱,且主要是由电荷延迟注入所形成的单重态激子退激产生;而在Alq3:DCM染料掺杂器件中,延迟荧光较强.通过分析Alq3:DCM掺杂器件的延迟荧光对反偏压和脉冲偏压脉宽的依赖关系,进一步发现掺杂器件的延迟荧光主要来自于发光层中受陷电荷释放后的再复合过程以及DCM客体分子中的三重态-三重态激子淬灭(Triplet-Triplet Annihilation,TTA)过程.其中,TTA过程是Alq3:DCM掺杂器件中延迟荧光产生的主要机制.