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.

激子的分裂与高效太阳能电池

能将单重态激子分裂为两个三重态激子的化合物,可作为一种新型的敏化剂,较大程度地提高太阳能电池的光-电转换能力.本文扼要地介绍了激子分裂的基本要点和发展状况,并对研究这一现象的实验方法和分裂机制等进行了讨论.在实验方法部分,叙述了通过稳态与瞬态延迟光谱的测定,可对体系中单重态的分裂和三重态重合,进而对激子的分裂进行研究,此外,还对激子的偶合、能级间的能量关系,以及环境效应等作了介绍.文章还对激子分裂过程的可能机制和如何选择这类敏化剂分子的一些基本准则,给予了讨论和说明.

有机发光激子的演化过程研究

在本研究工作中,采用耦合的微分方程组对具有激子裂变特性的红荧烯材料的瞬态发光衰减过程进行理论拟合。其中一组微分方程组来源于传统的两步三状态演化模型,另一组则来源于新确立的三步四状态演化模型。通过方程组的迭代运算可以反映材料中单重态激子裂变过程的动态变化。拟合结果显示,四状态模型对激子裂变过程的描述较之三状态模型更加合理,拟合曲线与实验曲线符合度更好。

有机材料中激子裂变过程的演化模型

采用耦合的微分方程组对具有激子裂变特性的红荧烯材料的瞬态发光衰减过程进行理论拟合.其中一组微分方程组来源于传统的两步三状态演化模型,另一组则来源于新确立的三步四状态演化模型.通过方程组的迭代运算可以反映材料中单重态激子裂变过程的动态变化.拟合结果显示,四状态模型对激子裂变过程的描述较之三状态模型更加合理,拟合曲线与实验曲线符合度更好.另外,对曲线拟合所用的速率参数随温度的变化进行了指数拟合,进而得到红荧烯材料激子裂变过程的能量差值.拟合结果同样显示,相较于三状态模型,四状态模型拟合得到的能量差更接近准确值.

有序体系与无序体系中单重态激子的裂变过程及其磁场效应

利用单重态激子的裂变机制,被认为是提高有机光伏器件量子效率的一种可行途径.然而,在非晶态薄膜中有机分子的取向是杂乱的,能否在排列杂乱的分子之间发生有效的激子裂变过程,是制约这一方法的重要问题.本实验中,在室温下测量了红荧烯掺杂有机薄膜光致发光的磁场效应与光致发光的瞬态衰减,由此计算出了薄膜中红荧烯分子间激子裂变速率的磁场效应.基于Merrifield的唯象理论,研究了薄膜中分子排列有序与排列无序两种情况下激子裂变速率磁场效应的差异.将实验数据与理论曲线相对比,显示出掺杂薄膜中的激子裂变过程主要发生在排列无序的红荧烯分子间.这从实验上证明了在非晶态有机固体中可以发生有效的激子裂变过程.而激子裂变过程的速率主要与材料中的载流子迁移率有关.

单线态裂分材料:从结构设计到器件应用

单线态裂分是通过一个自旋允许的过程,将一个单线态激子转变为两个三线态激子的过程.借助这一过程,可以将高能的光子转换成两个低能的三线态激子.如将单线态裂分材料应用于太阳能电池器件,有可能显著提升光电转化效率,突破Shockley-Queisser极限.近年来,单线态裂分材料的研究受到了广泛的关注,已经取得了重要的进展.本文回顾了单线态裂分材料的发展历史,整理了近年来发展的新材料,总结了单线态裂分现象在不同光电器件中的应用,希望可以为发展新单线态裂分材料以及单线态裂分效应在器件中的应用提供思路.