蓝色荧光有机发光二极管中的激子-电荷相互作用

有机发光二极管(OLED)作为新一代显示技术已广泛商用,但蓝光有机发光二极管在效率和稳定性等方面仍存在不足,虽用磷光染料能明显地提高效率,其制作成本之高却限制了产业化发展.因此,本文对蓝色荧光有机发光二极管中的效率滚降现象进行了深入探究.首先,从稳态和瞬态两个角度研究了电子电流和空穴电流对单极器件光致发光行为的影响,表明空穴对激子的淬灭效果更显著.实验证明激子-电荷相互作用是荧光OLED中效率滚降的主要机制,且激子主要是被束缚电荷淬灭而非移动电荷.另一方面制备了不同掺杂浓度的有机发光二极管器件以探究掺杂浓度对激子-极化子相互作用的影响,得到了综合性能较好的蓝色有机荧光器件,分析表明调控发光层电荷俘获可以平衡界面堆积电荷和发光层束缚电荷对激子的淬灭.本文完善了激子-极化子淬灭的内在机制,给减缓蓝色荧光有机发光二极管的效率滚降提供了有益参考.

厚度依赖的Poly(3-hexylthiophene)光伏器件中的磁场效应

对poly(3-hexylthiophene)(P3HT)光伏器件产生正、负向磁场效应的原因进行了研究。制作了不同活性层厚度的光伏器件,光电流的磁场效应对厚度的依赖非常明显:在活性层厚度为44nm时,有2.8%的正效应;当活性层厚度提高为105nm时,磁场效应变为负值(-5.2%)。为了研究产生这种效应的原因,制备了1-(3-methyloxycarbonyl)propyl-1-phenyl[6,6]C61(PCBM)与P3HT共混的器件。在共混器件中,磁场效应随着PCBM比例的提升而逐渐下降直至湮灭且磁场效应不再随活性层厚度发生变化。磁场效应的产生源于磁场可以调控单线态和三线态激子的比例,进而调节单线态激子主导的激子分离作用和三线态激子主导的激子-电荷分离作用。实验结果显示出在纯P3HT光伏器件中,当PCBM加入到活性层中时,大量激子在给受体界面处分离成为自由载流子,单线态和三线态激子都可以高效地通过激子分离使光电流增强,激子比例不再影响光电流大小,所以磁场效应逐渐消失且对活性层厚度失去依赖。

利用有机磁电导分析Rubrene发光器件中三重态激子解离和电子散射过程

为了研究红荧烯（5,6,11,12-tetraphenylnaphthacene,Rubrene）器件中三重态激子与电荷相互作用的微观过程,制备了基于Rubrene的有机发光二极管,并测量了室温下器件的磁电导（magneto-conductance,MC）.实验发现,器件MC曲线的幅值非常小且表现出了奇特的变化：即在0-8 m T的磁场范围内,MC随磁场快速增大;当磁场处于8-100 m T时,MC则表现为下降;但当磁场大于100 m T时,MC则表现为缓慢增加.分析发现,Rubrene器件中除了超精细相互作用外,还有空穴对三重态激子的解离作用和三重态激子对电子的散射作用的共存,且它们都受单重态激子分裂（singlet fission）的影响.利用Lorentzian和non-Lorentzian经验函数可以对MC进行较好拟合,进一步证实了上述观点.三重态激子解离和电子散射共存这一发现不仅有助于对Rubrene器件中电荷与激发态间相互作用机制的认识,在优化器件性能方面也有一定的指导意义.