激子复合区随温度移动对OLED磁效应的影响

制备了DCM掺杂层靠近阴极的双发光层有机发光器件ITO/CuPc/NPB/Alq3（发射绿光）/Alq3：DCM（发射红光）/LiF/Al,并在不同温度下测量了该器件和无DCM掺杂的单发光层参考器件的磁电致发光（Magneto-ElectroLuminescence,MEL）和磁电导（Magneto-Conductance,MC）.在注入相同电流密度下,发现双发光层器件MEL的高场（B50mT）效应随温度降低呈现先减小后增大的非单调变化,这与单发光层参考器件的单调递增变化明显不同.同时测量了不同温度下的电致发光光谱,发现双发光层器件的533nm和600nm两个特征峰的强度随温度变化出现了此消彼长的现象,表明激子复合区域随温度变化发生了移动.通过分析工作温度对器件各发光层中的三重态激子对间相互作用及载流子迁移率的影响,对双发光层器件中MEL的高场效应随温度的非单调变化进行了定性解释.实验结果进一步验证了在单发光层器件中得到的有机磁效应高场变化的相关结论.     

有机发光器件中的塞曼分裂和三重态激子的湮灭

制备了结构为ITO/α-NPD/Alq3/LiF/Al的常规有机发光二极管,并在12,150,200K和室温4种温度下,测量了该器件的电流与电致发光两者的磁场效应.发现在不同温度下,磁场均能显著改变器件的电流和电致发光.在低温（如12～150K）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,即高偏压时,发光呈现先随磁场增加而快速增强,在50mT处达到最大值后却又随磁场增加而减弱,且偏压越大该减弱越明显,而小偏压时则没有出现饱和之后又衰减的现象.具有相同电流密度的高温（如200K到室温）情况时,各种偏压下也没有发现发光随磁场增加而减弱的趋势.电流的磁效应则在所有温度和所有偏压下都表现为随着磁场增加而增大,并在一定磁场后趋于饱和.此现象可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（triplet-triplet pairs）间相互淬灭过程的结果.     

空穴阻挡层BCP对掺杂型有机发光二极管中磁电导效应的影响

通过在器件复合发光区附近插入空穴阻挡层BCP,制备了一种具有非平衡传输性能的荧光染料掺杂型发光二极管,其结构为ITO／CuPc／NPB／NPB：DCM（5wt％）／BCP／Alq3／LiF／Al,并在不同温度和电压下测量了器件的注入电流随外加磁场的变化（即磁电导效应）．实验结果表现为：当磁场处在0～40mT时,该非平衡发光器件的磁电导随磁场的增加而迅速增大（即表现为快变的正磁电导效应）．这一实验现象与具有相对平衡传输性能的发光器件中所观测到的磁电导效应一致;当磁场大于40mT时,非平衡发光器件的磁电导随磁场的进一步增加表现为缓慢下降（即缓变的负磁电导效应成分）,而平衡器件的磁电导则变为继续缓慢增加（即为缓变的正磁电导效应）．本文对非平衡传输掺杂型发光器件的体系特征进行了讨论,并基于三重态激子-电荷（T-Q）反应受外加磁场的影响对上述实验现象进行了定性解释．     

利用瞬态电致发光研究有机小分子发光器件中延迟荧光的发射机理

制备了两种基于Alq3的有机小分子发光器件,其结构分别为:ITO/NPB/Alq3/LiF/Al和ITO/NPB/Alq3:DCM/Alq3/LiF/Al.利用瞬态电致发光技术,研究了这两种发光器件中延迟荧光的发射机理.发现在Alq3的双层器件中,延迟荧光较弱,且主要是由电荷延迟注入所形成的单重态激子退激产生;而在Alq3:DCM染料掺杂器件中,延迟荧光较强.通过分析Alq3:DCM掺杂器件的延迟荧光对反偏压和脉冲偏压脉宽的依赖关系,进一步发现掺杂器件的延迟荧光主要来自于发光层中受陷电荷释放后的再复合过程以及DCM客体分子中的三重态-三重态激子淬灭(Triplet-Triplet Annihilation,TTA)过程.其中,TTA过程是Alq3:DCM掺杂器件中延迟荧光产生的主要机制.     

有机发光二极管中不同金属电极引起的奇特磁效应

采用三类金属阴极材料Ca,Al和Cu（Au）通过分子束沉积和电子束加热方式制备了有机发光二极管ITO/CuPc/NPB/Alq3/金属阴极,并在300,200,150,100,50和15K6个温度下,分别测量了不同电极器件的发光随外加磁场的变化（即Magneto-ElectroLuminescence,MEL）.在室温300K下,发现Ca,Al和Cu（Au）电极器件的MEL在低场（0B50mT）均表现为快速上升;但随磁场（B〉50mT）的进一步增大,Ca和Al电极器件的MEL缓慢变大并逐渐趋于饱和,且与阴极的制膜方式无关;而采用电子束加热方式制备的Cu（Au）电极器件,其MEL却表现出高场缓慢下降;且温度越低,该类Cu电极器件MEL的高场下降更为显著.实验研究表明,Ca和Al电极器件的MEL主要是由超精细耦合作用随外加磁场变化引起的.但电子束加热方式制备的Cu（Au）电极器件的MEL除了超精细耦合作用引起的低场快速上升外,其高场下降的可能机制则是：Cu（Au）电极器件中电子-空穴对的俘获区（e-hCapture Zone）靠近阴极界面,相比较于热蒸发的方式,电子束蒸发的方式更容易使重金属Cu（Au）原子得到更高的能量,使其渗透进相邻的有机层Alq3中,Cu（Au）原子的强自旋轨道耦合作用导致电子-空穴对发生自旋翻转,此为MEL出现高场下降的原因.     

电子传输层对有机电致发光器件磁效应的影响

本文以Alq_3:Liq为电子传输层,运用光电磁一体化测量技术,研究了电子传输层对有机电致发光器件磁效应的影响.在不同电压和不同温度下,测量了器件(ITO/MoO_3/NPB/Alq_3/Alq_3:Liq/CsCl/Al)的电流强度和电致发光强度随外加磁场作用的变化,深入研究了不同电压以及不同掺杂厚度器件的磁电导效应(MC)和磁电致发光效应(MEL),并且探讨了低温下器件的磁效应机制.实验发现,不同掺杂厚度器件的磁电导和磁电致发光效应都表现出不同变化,且相同掺杂厚度的器件在不同偏压和不同温度下的MC以及MEL曲线也有较为明显的规律.利用磁场调控的超精细相互作用(HFI)、单重态激子裂变(STT)和三重态-三重态激子淬灭(TTA)等磁效应理论,对器件的磁效应进行探讨.实验结果证明,通过改变电子传输层掺杂厚度,可以有效控制电子的注入,从而实现对发光层三重态激子浓度的调节,最终达到对有机磁效应的调控.本文对上述现象的研究进一步丰富了有机磁效应的实验规律,同时也提供了一种通过改变掺杂厚度实现有机磁效应调控的新方法.     

红荧烯掺杂体系中激子反应的竞争行为

为研究红荧烯(5,6,11,12-Tetraphenylnaphthacene,Rubrene)掺杂体系中激子的反应过程,向主体材料Rubrene中掺入了1%的客体材料DBP(Tetraphenyldibenzoperiflanthene),制备了掺杂型Rubrene的有机发光器件.实验发现,其电致发光磁效应(Magneto-Electroluminescence,MEL)在室温下呈现出复杂的新特征线型:在外加磁场处于0–27mT范围内MEL随磁场的增加先小幅度上升,在27–200mT随磁场的增加迅速下降,最后200–500mT范围内再次上升.通过分析可知器件内存在3种激子反应过程:单重态-三重态激子淬灭(Singlet-Triplet Annihilation,STA)、三重态激子湮灭(Triplet-Triplet Annihilation,TTA)和单重态激子分裂(Singlet Fission,STT).可通过改变注入电流的大小调节三者的竞争:大注入电流时,器件主要是STA反应和TTA反应;注入电流逐渐减小的过程中,激子反应从以TTA为主逐渐过渡到以STT为主.同时也可通过改变掺杂层的厚度和掺杂层在器件结构中的位置,对这几种反应之间的竞争过程产生重要影响:掺杂层厚度越薄,STT越强,而STA和TTA越弱;掺杂位置越靠近阴极,STA和TTA越强,而STT越弱.这些实验发现不仅可加深对有机发光二级管中激子间相互作用的理解,也为进一步优化器件发光性能提供参考.     

Rubrene分子间距对有机发光二极管中单重态激子裂变过程的调控

利用5,6,11,12-tetraphenylnaphthacene（Rubrene）中单重态激子分裂的性质（一个单重态激子（S）可以分裂成两个三重态激子（T）,S→T＋T）,本文制备了Rubrene与Bathocuproine（BCP）共混型有机发光二极管（OLEDs）,测量了器件电致发光的磁效应（Magneto-Electroluminescence,MEL）及其瞬态电致发光光谱．实验发现,随着Rubrene分子间距的增大（掺杂浓度减小）,单重态激子分裂强度逐渐变弱,即Rubrene分子间距对内部激子分裂有调控作用．该调控作用表现在两个方面：第一,MEL的高场上升幅度（-500mT处对应的值）随着掺杂浓度减小而下降,当浓度为20wt％时高场出现下降;第二,在～20mT处MEL的值随着掺杂浓度的减小从负变到正．此外,器件瞬态电致发光光谱在撤去脉冲电压后的快速下降部分在小掺杂浓度时下降变快．通过分析单重态激子分裂与Rubrene分子间距之间的关系,以及磁场对单重态激子分裂的影响,我们对该现象做了定性的讨论．     

有机掺杂红色发光二极管的特性研究

研究了不同掺杂浓度掺杂Alq3：DCM体系有机发光二极管的电致发光（EL）特性,根据实验结果,指出器件的EL发射峰值跟作为受体的DCM在给体Alq3中的掺杂浓度有关,应用Forster能量传递理论对其机理进行了解释。     

不同温度下单重态激子裂变对Rubrene有机电致发光磁效应的影响

采用具有单重态激子裂变（Singlet Exciton Fission,即STT过程）的红荧烯（Rubrene）作为发光层制备了有机发光器件,并在不同温度下（15KT300K）研究了器件发光随外加磁场的变化（即Magneto-Electro Luminescence,MEL）.实验发现,与不具有STT过程的参考器件相比,Rubrene器件的MEL无论是在线型还是在幅度方面都表现出了新现象：室温下参考器件的MEL主要表现为低磁场下的快速上升和高磁场下缓慢增加直至逐渐饱和的特点,但Rubrene器件MEL的低磁场部分受到很大抑制且其高磁场部分一直增加而没有表现出饱和迹象,其线型也有很大不同;另外,这些特性受温度的影响较大,其光谱随温度的降低还出现了红移.通过对磁场作用下器件的超精细相互作用、STT过程和三重态激子湮灭过程（Triplet-Triplet Annihilation,TTA）以及这些微观过程温度效应的综合分析,认为室温300K下器件的MEL可用超精细相互作用和STT过程来解释,低温15K下器件的MEL则是超精细相互作用与TTA作用叠加的结果.     

双量子阱结构有机电致发光器件

报道了采用双量子阱结构制备的一种新型的黄光有机电致发光器件.器件结构为:ITO/CuPc/NPB/Alq3/Alq3:Rhodamine B/Alq3/Alq3:RhodamineB/AlqJLiq/Al,当Rhodamine的掺杂浓度为1.5wt%时,得到最大电流效率1.526cd/A,最大发光亮度为1300cd/m2的黄光有机电致发光器件.     

基于Alq3的有机发光二极管中的瞬时荧光与延迟荧光

制备了结构为ITO/CuPc/NPB/Alq3/LiF/Al的有机发光二极管, 并在100, 70, 40和15 K四个温度测量了器件在恒流偏置下电致发光随磁场的变化. 器件的电致发光包括瞬时荧光与延迟荧光两部分. 两者都可以受外加磁场影响, 但对磁场的依赖关系不同. 由此导出了在不同磁场强度时瞬时光强度与延迟光强度和总发光强度的关系. 基于对延迟光强度磁场效应的合理估计, 分别计算了器件在不同的温度、电流下瞬时光强度与延迟光强度的值, 和延迟光在器件总发光中的比重. 计算结果显示, 在15 K和160 μA时, 延迟光在器件总发光中的比重可超过20%. 对计算公式所基于的假设进行了分析, 并且探讨了这些假设对计算结果的影响.     

能量传输对基于4CzTPN-Ph发光器件磁效应的调控

把三重态激子(T_1)与单重态激子(S_1)能量接近的典型热辅助延迟荧光材料4CzTPN-Ph作为掺杂客体,以具有不同T_1能量的材料分别作为掺杂主体、空穴传输层和电子传输层,制备了一系列基于4CzTPN-Ph掺杂的有机发光二极管,并测量了这些器件在室温下的磁电致发光效应(Magneto-Electroluminescence, MEL)和磁电导效应(Magneto-Conductance, MC),以及器件随温度变化的MEL和MC.实验发现:室温下,当空穴传输层、电子传输层和掺杂主体分别选用T_1能量高低不同的材料时,各器件的MEL和MC在低磁场范围(|B|20 mT)分别呈现出不同变化规律的线型,具体表现为当器件各功能层同时都选用较高T_1能量的材料时,器件MEL的幅度在低磁场范围内表现出随注入电流的减小而变小的反常行为,并出现了由正到负的转变, MC曲线则表现出符号为负且其幅度随磁场的增加而变大的RISC属性;而当器件的空穴传输层、电子传输层或掺杂主体材料的三重态能量较低时, MEL和MC表现出减弱的RISC过程;并且,当电子传输层或掺杂主体选用三重态能量与4CzTPN-Ph接近的Alq_3时, MEL和MC直接表现出类似未掺杂的Alq_3荧光器件的线型.分析器件的能量传输过程可知, T_1能量高低不同的空穴传输层、电子传输层或掺杂主体材料对4CzTPN-Ph三重态能量的束缚能力不同,造成各器件中T_1激子不同的传输通道和能量损失,从而使各器件在低磁场范围出现了不同的MEL和MC线型.本研究不仅丰富了能量传输对4CzTPN-Ph发光器件内部机制的认识,同时也对TADF器件中三重态激子的可控应用提供了一定的理论参考.     

PTPD/Alq3异质结电致发光二极管及其稳定性

采用新型的空穴传输材料三苯基二胺衍生物聚合物（PTPD）制成了ITO（氧化铟锡）／PTPD／Alq3（8-羟基喹啉铝）／Mg：Ag异质结电致发光器件，考察了其电致发光特性．结果表明，当Alq3厚度很薄（小于或等于10nm）时，器件仅为PTPD层特征发光；当Alq3厚度达到50nm时，器件仅为Alq3层特征发光．将所制得的器件与典型的ITO／TPD／Alq3／Mg：Ag器件进行了比较，发现稳定性明显提高，其原因是盯PD的热稳定性高、成膜质量好．     

红荧烯客体分子掺入Alq_3和CBP主体的系间窜越的反常温度效应

为了研究基于红荧烯(Rubrene)发光器件的微观过程,本文分别选用CBP和Alq_3作为主体材料,制备了两种红荧烯掺杂器件,并在20–300 K温度范围测量了器件的电致发光磁效应(Magneto-Electroluminescence, MEL).实验发现器件的MEL曲线是由系间窜越(Intersystem Crossing, ISC)过程占主导的低场效应和三重态激子湮灭(Triplet-triplet Annihilation, TTA)过程占主导的高场效应两部分组成.与未掺杂的常规有机发光二极管相比,同一温度下,这3种器件的低场效应呈现出相同的变化趋势,不同温度下却表现出截然相反的变化规律.即:常规有机发光器件中的低场效应表现为ISC过程随着温度的降低而减弱,而红荧烯掺入Alq_3和CBP的器件的低场效应则表现为ISC过程随温度的降低而增强.通过分析器件的能级结构、主体发射谱和客体吸收谱可知,红荧烯掺入Alq_3和CBP的器件的微观机制包括载流子陷阱效应和F?rster能量转移过程,其中载流子陷阱效应主要影响MEL的高场效应且基本不受温度变化的影响.因此, ISC过程的反常温度效应则是由于F?rster能量转移过程在低温时被抑制,导致主体材料极化子对数量的增加和极化子对间的ISC作用增强.本研究有助于深入理解基于红荧烯发光器件微观机制的演化过程.     

一种白色有机电致发光器件的发光和电学性能

以铟锡氧化物(ITO)玻璃基片为衬底,8-羟基喹啉锂(Liq)掺杂红荧烯(Rubrene)作为单一发光层,制备结构为ITO/PTV:TPD/Liq:Rubrene/Alq3/Al的白色有机电致发光器件(OLED),对4种不同掺杂浓度器件进行比较,分析了掺杂剂对器件发光亮度的影响,并对上述器件的发光和电学性能进行了研究和探讨.     

复合电子传输层结构非掺杂的蓝色有机荧光电致发光器件

采用TPBi/Alq3作为复合电子传输层,制备了发光层非掺杂结构的蓝色有机荧光电致发光器件.器件的最大电流效率为3.0 cd/A,对应的发光亮度为6 178 cd/m2,发光色坐标位于(0.167,0.161).器件的最大发光亮度为14 240 cd/m2.电压从6 V增加到14 V过程中,器件的色坐标变化量ΔCIExy仅为(0.001,0.002).通过插入的激子探测层研究发现,器件的激子形成区域主要位于DOPPP/TPBi界面处.     

金属-有机-金属电激发表面等离激元器件

在p型硅衬底上,制备了金属有机金属(metal-organic-metal,MOM)电激发表面等离激元器件。器件结构是p-Si/Au/V2O5/NPB/Alq3:DCM/Sm/Au,掺杂DCM的Alq3为发光层。高倍显微镜下,器件侧面发光图像显示,绝大部分光被限制在双金层结构波导中传播。采用微区共焦拉曼光谱仪,分别测量了侧面出射的非偏振模式、TM模式和TE模式电致发光谱。TM模式强度约为TE模式强度的2倍。分析认为,具有TM偏振特性的表面等离激元(surface plasmon polariton,SPP)在侧面电致发光中起重要作用。发光体的能量耗散谱表明SPP模式能量约占总能量65%。利用时域有限差分法(finite-different time-domain,FDTD)对简化结构进行模拟,得到了泄漏模和SPP模式的二维电场强度分布。     

TPD/Alq3发光特性及其界面状态的XPS分析

对结构为ITO/TPD/Alq3/A1的有机电致发光器件电致发光光谱分析,发现与Alq3的荧光峰相比发生了约5 nm红移,从而推断是由于TPD/Alq3界面处形成的激基复合物发光所致.通过x射线光电子能谱(XPS)分析,发现了器件的激基复合物起源于Alq3分子和TPD分子的相互作用.     

掺杂浓度对四苯基卟啉掺杂电致发光器件的发光性能影响研究

以8-羟基喹啉铝(Alq3)为主体发光材料,四苯基卟啉(TPP)为掺杂染料,制备了5种不同摩尔掺杂浓度(0．5％、1．0％、1．5％、2．0％、2．5％)的掺杂电致发光器件,考察了掺杂浓度对其器件的电致发光光谱、色度、亮度和发光效率的影响;并结合掺杂器件的发光机理,对实验结果进行了分析和讨论