有機(jī)光電器件的磁電導(dǎo)效應(yīng).pdf

1、在不包含任何磁性材料的有機(jī)光電器件中,流過(guò)器件的電流在外磁場(chǎng)作用下發(fā)生改變的現(xiàn)象被稱(chēng)為有機(jī)磁電導(dǎo)效應(yīng)(Organic Magnetocondutance,OMC)。在外加幾十毫特磁場(chǎng)時(shí),有機(jī)光電器件的OMC值在室溫下就能高達(dá)百分之幾甚至百分之幾十。有機(jī)磁電導(dǎo)效應(yīng)的這一顯著特點(diǎn)使其在信息存儲(chǔ)、傳感技術(shù)和手寫(xiě)輸入等方面具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值。經(jīng)過(guò)近幾年國(guó)內(nèi)外廣泛深入的研究,有機(jī)磁電導(dǎo)效應(yīng)的理論研究取得了長(zhǎng)足進(jìn)步,但是,OMC效應(yīng)的許多關(guān)鍵問(wèn)

2、題仍不清楚。這些問(wèn)題包括:正、負(fù)OMC的產(chǎn)生機(jī)制;洛倫茲線(xiàn)型和非洛倫茲線(xiàn)型的產(chǎn)生條件和根源;長(zhǎng)時(shí)間工作后,器件性能退化對(duì)磁電導(dǎo)效應(yīng)的影響;外加光源對(duì)磁電導(dǎo)性能的調(diào)控成因等。
　　 本論文主要針對(duì)上述幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題中負(fù)OMC的產(chǎn)生機(jī)制以及器件性能退化對(duì)OMC效應(yīng)的影響這兩個(gè)問(wèn)題,分別研究了(a)有機(jī)半導(dǎo)體中載流子的輸運(yùn)和三重態(tài)激子的激子行為對(duì)OMC效應(yīng)的影響,用于揭示OMC效應(yīng)的物理起源;(b)器件性能退化的內(nèi)部因素對(duì)OMC效應(yīng)的靈

3、敏度的影響,用于對(duì)OMC效應(yīng)的應(yīng)用進(jìn)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(yīng)的有效調(diào)控手段用以開(kāi)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(gè)部分:
　　 (1)首先介紹了有機(jī)半導(dǎo)體的一些基礎(chǔ)知識(shí),如有機(jī)分子的π共軛以及載流子在有機(jī)固體內(nèi)的跳躍傳輸機(jī)制,主要用于闡述載流子在有機(jī)分子內(nèi)和分子問(wèn)的輸運(yùn)機(jī)理;其次,大致介紹了有機(jī)半導(dǎo)體器件的重要成員——有機(jī)發(fā)光二極管

4、的基礎(chǔ)知識(shí),如載流子從電極注入到發(fā)光的整個(gè)過(guò)程以及提高器件發(fā)光效率常用的兩種手段;然后,詳細(xì)介紹了基于有機(jī)發(fā)光二極管的OMC的研究背景以及目前主流認(rèn)同的三種有關(guān)OMC的起源機(jī)制。而第二章主要介紹了有機(jī)發(fā)光二極管的制備和測(cè)量所需的儀器設(shè)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(jī)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(duì)照,我們還制備了相對(duì)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(cè)量了上述兩種器件的電流隨磁場(chǎng)的變化關(guān)系(即磁電導(dǎo)效應(yīng))。研究結(jié)果顯示:與對(duì)照器件的OMC相比,BCP插層器件的OMC分別由低場(chǎng)上升和高場(chǎng)下降兩部分組成。我們認(rèn)為:在BCP插層器件中,OMC表現(xiàn)出高場(chǎng)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(yīng)造成的。這一研究為目前有較大

6、爭(zhēng)議的負(fù)OMC效應(yīng)的起源提供了更為詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)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(jī)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(jī)材料Alq3的影響,重點(diǎn)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(shí)驗(yàn)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(chǎng)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(chǎng)下降程度更大,在大電流的情況下甚至改變OMC的符號(hào)。本部分的內(nèi)容更進(jìn)一步的為負(fù)OMC的產(chǎn)生機(jī)制提供了有力證據(jù)。
　　 (4)第五章本部分制備了常規(guī)有機(jī)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(duì)器件進(jìn)行處理,然后測(cè)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(xiàn)線(xiàn)型并不隨老化處理時(shí)