Alq3有机发光二极管中的磁场效应研究

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本论文主要包括以下三个方面的内容,分别为:常规有机发光器件电致发光的磁场效应研究;利用LiF绝缘插层对电致发光的磁效应进行调控;以及对磁电导效应(器件的注入电流随磁场的变化)的研究。实验表明有机发光二极管的电致发光与注入电流均有明显的磁场效应,而温度可影响磁场效应的变化规律。本论文实验工作的第一部分是对常规有机发光器件的磁效应进行研究。制备了结构为ITO/NPB/Alq3/LiF/Al的常规有机发光二极管,并在不同温度下(15Κ~室温)测量了该器件的磁场效应。发现在低温(如12-150Κ)下,电致发光的磁场效应与器件的偏压(对应一定大小的注入电流)有很强的依赖关系:高偏压时,发光呈现先随磁场增加而快速增强,达到最大值后(对应的磁感应强度B为40mT)却又随磁场增加而减弱,且偏压越大减弱趋势越明显;而小偏压时则没有出现饱和之后又衰减的现象。高温(如200Κ到室温)时,各种偏压下也没有发现发光随磁场增加而减弱的趋势。本论文把电致发光的磁场效应定性地归结为磁场抑制了单重态极化子对到三重态极化子对的系间窜越和磁场减弱了三重态激子对间相互淬灭过程的结果,三重态激子的浓度是影响器件电致发光高场下降的主要因素。为进一步探讨激子浓度对有机发光器件磁效应的影响,实现对有机发光器件电致发光磁效应的有效调控,我们在第二阶段的实验中,将LiF插层结构引入到常规有机发光二极管器件,器件结构为ITO/NPB/LiF(0-5 nm)/Alq3/LiF/AL。通过改变Alq3与NPB间LiF插层的厚度,研究了不同温度下器件的光电特性及电致发光的磁场效应。测量结果表明,LiF插层可以影响器件内部载流子的输运和激发态的形成。绝缘插层的出现阻碍了空穴的传输,使器件的电流效率变低。但同常规器件相比,各温度下含插层器件的磁场效应在小磁场范围内(磁感应强度B<40mT)均得到增强。低温下,插层结构使发光强度在较大磁场范围内(B≥40 mT)的下降趋势大大减弱,且插层越厚,该下降趋势越不明显。这些实验结果间接说明了三重态激子的浓度可以影响电致发光的磁场效应。最后,我们制备了结构为ITO/CuPc/NPB/Alq3/LiF/Al的有机发光二极管,并在300Κ、260Κ、220Κ和180Κ四个温度测量了器件在恒压偏置下注入电流的磁场效应(磁电导效应)。在注入电流从双极电流过渡到单极电流的过程中,随电流减小,器件的磁电导呈现先上升后下降的变化趋势。当温度降低,磁电导的值下降。但在任何测量条件下,器件的磁电导始终为正,没有出现如文献报道的磁电导从正到负的变化。实验结果表明,有机发光二极管中正负磁电导现象的产生,并非仅取决于注入电流是单极电流还是双极电流,它还与有机材料、器件结构等因素密切相关。利用受磁场调控的“电子-空穴对”机制与“双极化子”模型,分别解释了器件双极电流和单极电流的正磁电导效应。
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