有機光電器件的磁電導效應.pdf

1、在不包含任何磁性材料的有機光電器件中,流過器件的電流在外磁場作用下發(fā)生改變的現(xiàn)象被稱為有機磁電導效應(Organic Magnetocondutance,OMC)。在外加幾十毫特磁場時,有機光電器件的OMC值在室溫下就能高達百分之幾甚至百分之幾十。有機磁電導效應的這一顯著特點使其在信息存儲、傳感技術(shù)和手寫輸入等方面具有非常重要的應用價值。經(jīng)過近幾年國內(nèi)外廣泛深入的研究,有機磁電導效應的理論研究取得了長足進步,但是,OMC效應的許多關(guān)鍵問

2、題仍不清楚。這些問題包括:正、負OMC的產(chǎn)生機制;洛倫茲線型和非洛倫茲線型的產(chǎn)生條件和根源;長時間工作后,器件性能退化對磁電導效應的影響;外加光源對磁電導性能的調(diào)控成因等。
　　 本論文主要針對上述幾個關(guān)鍵問題中負OMC的產(chǎn)生機制以及器件性能退化對OMC效應的影響這兩個問題,分別研究了(a)有機半導體中載流子的輸運和三重態(tài)激子的激子行為對OMC效應的影響,用于揭示OMC效應的物理起源;(b)器件性能退化的內(nèi)部因素對OMC效應的靈

3、敏度的影響,用于對OMC效應的應用進行前瞻性探索。上述兩方面的研究的共同目的都是期望尋找出OMC效應的有效調(diào)控手段用以開發(fā)集光、電、磁性能于一體的新一代多功能原型器件。
　　 本論文的主要內(nèi)容包括以下幾個部分:
　　 (1)首先介紹了有機半導體的一些基礎知識,如有機分子的π共軛以及載流子在有機固體內(nèi)的跳躍傳輸機制,主要用于闡述載流子在有機分子內(nèi)和分子問的輸運機理;其次,大致介紹了有機半導體器件的重要成員——有機發(fā)光二極管

4、的基礎知識,如載流子從電極注入到發(fā)光的整個過程以及提高器件發(fā)光效率常用的兩種手段;然后,詳細介紹了基于有機發(fā)光二極管的OMC的研究背景以及目前主流認同的三種有關(guān)OMC的起源機制。而第二章主要介紹了有機發(fā)光二極管的制備和測量所需的儀器設備和方法步驟。
　　 (2)第三章利用空穴阻擋材料BCP插入NPB和Alq3之間的方法,制備了具有非平衡傳輸特性的有機發(fā)光二極管,其器件結(jié)構(gòu)為ITO/CuPc/NPB/NPB:DCM/BCP/Alq

5、3/LiF/Al。作為對照,我們還制備了相對平衡傳輸?shù)某Ｒ?guī)器件,其結(jié)構(gòu)為ITO/CuPc/NPB/Alq3/LiF/Al。在不同溫度和偏壓條件下,測量了上述兩種器件的電流隨磁場的變化關(guān)系(即磁電導效應)。研究結(jié)果顯示:與對照器件的OMC相比,BCP插層器件的OMC分別由低場上升和高場下降兩部分組成。我們認為:在BCP插層器件中,OMC表現(xiàn)出高場下降現(xiàn)象是由器件摻雜層中共存的三重態(tài)激子和剩余空穴之間發(fā)生相互反應造成的。這一研究為目前有較大

6、爭議的負OMC效應的起源提供了更為詳細的實驗證據(jù)。
　　 (3)第四章利用空穴阻擋材料BCP完全替代電子傳輸材料Alq3的辦法,制備了空穴傳輸限制型有機發(fā)光二極管,其結(jié)構(gòu)為ITO/CuPc/NPB/BCP/LiF/Al。與上述BCP插層器件相比,本部分的空穴傳輸限制型器件中完全排除了傳統(tǒng)有機材料Alq3的影響,重點研究NPB發(fā)光層中三重態(tài)激子和剩余空穴間的相互作用。實驗結(jié)果顯示:空穴傳輸限制型器件的OMC在低溫下也表現(xiàn)為隨磁場的

7、增大先快速增大而后緩慢減小。與上述BCP插層器件不同的是,該器件的高場下降程度更大,在大電流的情況下甚至改變OMC的符號。本部分的內(nèi)容更進一步的為負OMC的產(chǎn)生機制提供了有力證據(jù)。
　　 (4)第五章本部分制備了常規(guī)有機發(fā)光二極管,其結(jié)構(gòu)為:ITO/CuPc/NPB/Alq3/LiF/Al。在室溫下,利用大電流老化的辦法對器件進行處理,然后測量了器件的OMC隨老化處理的變化關(guān)系。研究結(jié)果顯示,器件的OMC曲線線型并不隨老化處理時