收藏本站
《西南大学》 2016年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

激子型和电荷转移型有机发光器件中的自旋混合过程

袁德  
【摘要】:有机发光二极管(Organic light-emitting diodes,OLEDs)因具备成本低廉,易制造和轻薄性等特点,使其在显示和照明行业上有着极为宽广的运用前景。尽管对OLED的研发已历经二十余载,但是其大规模实用化还存在一些难题,如器件寿命不长、发光效率低下等。而最近,利用热致延迟荧光(TADF)材料的反系间窜越过程(RISC)来提高器件的发光效率已成为一大研究热点。到目前为止,大部分TADF都来自于小分子材料,并且需要掺杂形成空间分离的给体(D)和受体(A)部分,由于掺杂浓度难以得到最优的重复性,这给工业化制造带来了极大困难。本文利用两种不同性质基团形成的结构为D-?-A型共聚物来实现TADF过程,该方法的优点在于无需掺杂即可包含两种不同的激发发射态:局域的激子(LE)态和非局域的电荷转移(CT)态。本工作的主要目的就是通过该材料的共存特性,来研究LE和CT态中单重态(S)与三重态(T)之间的自旋混合过程。然而,事实上OLED中的自旋混合难以被实验直接观测到,而有机磁效应(外加磁场可以改变器件的发光强度和传导电流大小)可作为一种探究器件内部某些微观过程的有效工具,用于揭示有机半导体中自旋相关的电荷输运和激子行为等微观过程,例如单重态与三重态间的相互转化、激子间的淬灭和三重态-电荷反应等。本文以磁场效应为手段,结合电致、光致和瞬态光谱,详细分析了影响器件中S与T相互转化的因素,并成功通过CT态的RISC过程提高了有机半导体器件的发光效率。其具体内容主要分为如下几方面:(1)首先扼要介绍了常规有机半导体光电器件的特点及运用前景,并说明了OLEDs的研究背景和当前发光效率低下的难题,从而为后续提出新的方法提高器件外量子效率做出了铺垫。第二章则主要讲述了OLEDs的制备和测量方法。(2)由PFO(D)和MEH-PPV(A)合成新的共聚物材料PFOPV,并通过由密度泛函理论计算的分子几何结构,三种(PFO、MEH-PPV、PFOPV)材料的吸收光谱和时间分辨的光致衰减光谱以及溶剂化效应,证明了PFOPV中的确存在LE和CT两种激发发射态。(3)制备了基于PFOPV、MEH-PPV和PFO的聚合物发光器件,并以发光和电流的磁场效应为手段研究了LE和CT两种发光过程的微观差异。实验发现:对于PFOPV器件,磁电致发光(MEL)可正可负,其正负性与器件的测量温度、偏压和载流子注入平衡程度有关。而对于MEH-PPV和PFO器件,其MEL始终为正值。分析表明器件磁效应的这些差异是由超精细相互作用诱导的系间窜越和反系间窜越作用共同引起的。本研究工作证明了电荷转移态对利用三重态提高荧光器件的发光效率具有重要的参考价值。(4)制备了不加电子传输程的纯PFOPV聚合物发光器件,并测量了器件在不同偏压和工作温度下电流的磁场效应(MC)和电致发光光谱。实验发现,通过改变器件中激子态和CT态的相对比例,可以达到对MC低场(40 mT)和高场(40 mT)正负效应的有效调控。即当器件中CT态的相对比例较高时,MC的低场和高场均表现出明显的负磁电导效应,反之,则表现出正磁电导效应。采用经验公式对实验曲线进行定量分析表明,MC低场的正负效应可用系间窜越和反系间窜越过程来进行解释,而MC高场的正负转变则可归结为不同三重态与电荷相互作用的结果。本研究工作证明了三重态-电荷的反应方式对三重态中电子-空穴的间隔距离有强烈的依赖关系,同时为有机磁电导效应的有效调控提供了一条新的重要途径。并成功通过调节器件中载流子注入的平衡程度来抑制三重态-电荷反应(TCA)过程,从而提高器件的发光效率。
【学位授予单位】:西南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN383.1

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 江德生;半导体微结构物理效应及其应用讲座 第三讲 半导体的激子效应及其在光电子器件中的应用[J];物理;2005年07期
2 吴洪;;量子环上的负电荷激子[J];物理学报;2009年12期
3 ;美首次在室温下演示电磁激子发出激光现象[J];光机电信息;2010年07期
4 梁希侠,顾世洧;极性晶体中激子的性质[J];半导体学报;1981年01期
5 庞乾骏;极性晶体中的激子在磁场中的性质[J];半导体学报;1983年03期
6 李长英,张长信,李佳,王新峰;激子开关的研究[J];大连理工大学学报;1997年S2期
7 吴江滨;;激子集成电路[J];物理通报;2008年07期
8 闫占彪;郭震宁;;纳米结构中激子研究进展[J];半导体技术;2005年12期
9 谭天亚;陈俊杰;江雪;;纳米微晶结构氧化锌中激子发光的研究进展[J];激光与光电子学进展;2008年09期
10 杨雄;向少华;宋克慧;;在耦合的激子——光子系统中相干激子态的线性熵演化(英文)[J];怀化学院学报(自然科学);2007年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 汤叔楩;;非常色散相互作用维持的激子物质[A];中国物理学会静电专业委员会第十三届学术年会论文集[C];2006年
2 曹昌祺;;激子—激子相互作用与量子阱中激子的共振荧光[A];第九届全国量子光学学术报告会摘要集(Ⅱ)[C];2000年
3 徐士杰;;氧化锌中激子的超快形成过程以及多体Fano共振的时间过程研究[A];2013年(第五届)西部光子学学术会议论文集[C];2013年
4 于暹;郑纪文;刘国兴;陈克良;;激发核趋向平衡态的过程[A];第九届全国核物理大会论文摘要汇编[C];1994年
5 梅增霞;张希清;衣立新;赵谡玲;王晶;李庆福;韩建民;;ZnO薄膜的制备和激子特性的研究[A];第九届全国发光学术会议摘要集[C];2001年
6 杨少鹏;张雪峰;杨雅茹;赵谡玲;徐征;宋丹丹;李艳蕊;李庆;庞学霞;;铱配合物掺杂体系的发光特性研究[A];第11届全国发光学学术会议论文摘要集[C];2007年
7 吴建军;张晓华;王煜;王英特;晋卫军;;卟啉聚集体激发谱中B带与Q带激子耦合的研究[A];第八届全国发光分析暨动力学分析学术研讨会论文集[C];2005年
8 熊祖洪;雷衍连;陈平;刘荣;张勇;;不同染料掺杂体系中的三重态激子湮灭过程[A];全国第八届有机固体电子过程暨华人有机光电功能材料学术讨论会摘要集[C];2010年
9 潘玉钰;李维军;杨兵;马於光;;有机电致发光中高激子利用率“HOT”通道的理论研究[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第15分会:理论化学方法和应用[C];2014年
10 惠萍;;利用B-splines特性计算PbS量子点中的激子基态能量[A];中国科协2005年学术年会论文集——核科技、核应用、核经济论坛[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 冯卫东;美研制出首个以激子为基础的电路[N];科技日报;2008年
2 刘霞;美首次观察到激子内自发相干的细节[N];科技日报;2012年
3 刘霞;美首次在室温下演示电磁激子发出激光现象[N];科技日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王盼;同质异相的纳米硫化镉的激子复合动力学和自旋极化机制研究[D];吉林大学;2016年
2 周宁;局域表面等离激元与激子的耦合研究[D];浙江大学;2016年
3 刘佰全;基于电荷和激子分布调控研究高性能有机白光二极管[D];华南理工大学;2016年
4 周叶春;有机发光器件性能优化及激子扩散问题研究[D];复旦大学;2007年
5 郭子政;Ⅱ-Ⅵ族半导体异质结构中的激子及其压力效应[D];内蒙古大学;2004年
6 吴勇;利用原位光致发光测量研究有机半导体中的激子过程[D];复旦大学;2007年
7 潘玉钰;热激子反系间窜越实现高效率有机电致发光材料的分子设计原理[D];吉林大学;2015年
8 师全民;聚合物半导体中激子离化及电荷输运特性的研究[D];北京交通大学;2009年
9 邹炳锁;纳米微粒的生成、结构特征和相关的基本光学性质[D];南开大学;1993年
10 赵国军;半导体量子阱中的杂质态和激子的压力效应[D];内蒙古大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王聪;光激发下共轭聚合物中激子形成与载流子输运的动力学机制的研究[D];浙江师范大学;2015年
2 段绪东;激子极化激元的布洛赫振荡[D];北京理工大学;2016年
3 黄向南;半导体量子点中多激子的新奇光学特性研究[D];南京大学;2016年
4 陈中海;红荧烯分子间激子裂变的动力学过程研究[D];西南大学;2016年
5 袁德;激子型和电荷转移型有机发光器件中的自旋混合过程[D];西南大学;2016年
6 张冰;电子关联对聚合物中激子和双激子极化性质的影响[D];河北师范大学;2009年
7 王智斌;反向偏压下有机阱结构器件的激子离化的研究[D];北京交通大学;2009年
8 郭丽媛;间接激子在抬高量子阱中光致发光的理论研究[D];燕山大学;2015年
9 陈少波;有机聚合物中单激子和双激子极化的研究[D];重庆大学;2014年
10 刘超;二维带负电激子系统的低激发能谱与对称性效应[D];广州大学;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026