有機(jī)半導(dǎo)體中載流子的遷移過程及其磁場效應(yīng).pdf

1、有機(jī)半導(dǎo)體是具有半導(dǎo)體特性的有機(jī)功能材料，主要是一類包含π共軛結(jié)構(gòu)的有機(jī)小分子和聚合物。與無機(jī)半導(dǎo)體相比，有機(jī)半導(dǎo)體具有重量輕、柔韌性好、取材廣泛、結(jié)構(gòu)可控等特點(diǎn)，因而成為制備大面積、低成本電子器件的首選材料，可廣泛應(yīng)用于電致發(fā)光器件、太陽能電池、場效應(yīng)晶體管、自旋電子器件和傳感器等諸多領(lǐng)域。
　　 由于有機(jī)半導(dǎo)體材料多為非磁性材料，所以在傳統(tǒng)的觀念中，有機(jī)發(fā)光器件的電流和發(fā)光特性不會(huì)受磁場的影響。直到2003年，J.Kalin

2、owski小組首次報(bào)道了有機(jī)發(fā)光器件中的磁場效應(yīng)。在施加與發(fā)光層平行的磁場時(shí)，器件的發(fā)光強(qiáng)度、電流以及量子效率均發(fā)生了不同程度的變化。從此，有機(jī)半導(dǎo)體材料和器件中的磁場效應(yīng)逐漸引起人們的關(guān)注。這種磁場效應(yīng)的強(qiáng)弱常用施加磁場前后電阻或電流的相對(duì)變化率表示，稱為有機(jī)磁電阻。
　　 到目前為止，對(duì)有機(jī)磁電阻現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)研究已取得了很多新的進(jìn)展。盡管有機(jī)半導(dǎo)體材料的分子特點(diǎn)、器件結(jié)構(gòu)和工作條件等各不相同，但其磁電阻現(xiàn)象表現(xiàn)出一些共同的特點(diǎn)

3、。基于這些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和特點(diǎn)，理論研究工作者提出了很多不同的模型來闡釋有機(jī)磁電阻效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理，但到目前為止，還難以達(dá)成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。電阻的磁場效應(yīng)與載流子的注入、遷移、復(fù)合、衰變等過程都不無關(guān)系，是一種復(fù)雜的綜合效應(yīng)。但毋庸置疑，這種磁場效應(yīng)與載流子的跳躍遷移和自旋取向密切相關(guān)。
　　 本文以有機(jī)電致發(fā)光器件為研究背景，主要基于載流子在有機(jī)半導(dǎo)體材料中的遷移過程及其自旋取向的變化，對(duì)產(chǎn)生的有機(jī)磁電阻進(jìn)行一些理論分析。論文的研究工作主

4、要基于兩方面的基礎(chǔ):一是載流子跳躍遷移過程的雙格點(diǎn)模型，二是從自旋電子哈密頓量出發(fā)，用薛定諤方程求解電子自旋狀態(tài)的變化。全文內(nèi)容安排如下:
　　 第1章:系統(tǒng)介紹了與本論文選題相關(guān)的背景資料，包括有機(jī)半導(dǎo)體材料的基本性質(zhì)，有機(jī)半導(dǎo)體內(nèi)的典型元激發(fā)，OLED的基本結(jié)構(gòu)和發(fā)光原理，以及OLED磁場效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)與理論研究進(jìn)展等。在此基礎(chǔ)上給出本論文研究內(nèi)容簡介。
　　 第2章:重點(diǎn)介紹了不考慮磁場作用時(shí)，載流子在電場作用下遷移的

5、典型理論，包括宏觀的漂移-擴(kuò)散理論，微觀的M-A跳躍理論、Marcus理論，以及OLED中形成的空間電荷限制電流等。
　　 第3章:考慮磁場對(duì)電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響。給出了包括超精細(xì)作用和自旋軌道耦合作用在內(nèi)的自旋電子哈密頓量。從此哈密頓量出發(fā)，基于量子力學(xué)的基本原理，推導(dǎo)得出電子自旋角動(dòng)量隨時(shí)間的變化，分析了磁場對(duì)自旋的影響效應(yīng)。用簡諧振動(dòng)圖像描述有機(jī)分子的振動(dòng)，研究了磁場對(duì)電子能級(jí)和波函數(shù)局域長度的影響。
　　 第4章: