DCM染料掺杂对有机电致发光磁效应的影响

制备了DCM染料掺杂的有机电致发光器件ITO/NPB/Alq3： DCM/Alq3/ LiF/Al, 研究了15 K-R.T.（室温）温度范围内, 器件的电致发光随磁场的变化关系（即电致发光的磁效应）. 发现电致发光的磁效应由低场（0≤B≤40 mT）效应和高场（B≥ 40 mT）效应两部分组成. 室温下, 对于未掺杂的参考器件, 发光在低场部分随磁场的增加迅速增强, 高场部分随磁场的增加缓慢并逐渐趋于饱和. 而对于掺杂器件, 尽管发光在低场部分随磁场也迅速增强, 但高场部分却在低场增加的基础上出现下降. 器件的注入电流越大, 发光在高场下降越明显. 低温下（T ≤150 K）, 尽管未掺杂器件电致发光的磁效应的高场部分也出现减弱趋势, 但掺杂样品的高场部分受温度的影响要远弱于未掺杂样品的结果. 基于掺杂引起的能级陷阱效应, 通过讨论外磁场作用下的三重态激子淬灭过程, 我们对实验结果进行了定性解释.     

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.     

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.     

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.     

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.     

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.     

磁场辅助对掺杂TiO_2薄膜光催化活性的影响

利用外加匀强磁场辅助掺杂TiO2光催化降解偶氮胭脂红B溶液,通过实验探讨外加磁场对Fe^3＋和La^3＋掺杂TiO2薄膜光催化活性的影响。研究结果表明：外加磁场使掺杂Fe^3＋／TiO2薄膜的光催化活性降低,在磁感应强度为7mT时,催化剂几乎完全失活,光催化降解率低于2．0％;而对于掺杂1．0％La^3＋／TiO2薄膜,在磁感应强度为30mT时,光催化降解率达47．4％,比无外加磁场时高12％;磁场辅助对掺杂TiO2光催化活性的影响与掺杂离子的磁导率有关。     

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.     

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.     

利用双发光层结构提高N-BDAVBi掺杂器件的效率

制备了基于N-BDAVBi的高效率双发光层蓝色有机电致发光器件(OLED),器件中将蓝色荧光染料NBDAVBi作为客体发光材料分别掺入主体材料TCTA和TPBi中,器件结构为ITO/m-MTDATA(40 nm)/NPB(10nm)/TCTA:N-BDAVBi(15 nm)/TPBi:N-BDAVBi(15 nm)/TPBi(30 nm)/LiF(0.6 nm)/Al(150 nm),最大电流效率达到8.44 cd/A,CIE色坐标为(0.176,0.314),并且在12 V的电压下,亮度最大达到11 860 cd/m2,分别是单发光层结构器件的1.85倍和1.2倍.器件性能提高主要归因于双发光层扩大了载流子复合区域,主客体间的Forster能量转移.     

MoO3掺杂有机半导体NPB光电性质研究

在典型有机空穴传输材料胺类衍生物NPB(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(1-naphthyl) (1,1'-biphenyl)-4,4'diamine)中引入过渡金属氧化物MoO₃制备了只有空穴传输的单载流子器件.结果表明:MoO₃的引入明显提升了NPB的导电性能,在约2.0 V的外加电压下,100 nm厚纯NPB薄膜电流密度仅为1.28 mA/cm²,而同样厚度的掺杂薄膜NPB∶MoO₃ (50 wt.%)电流密度达到了2 530 mA/cm².同样掺杂比例的NPB∶MoO₃薄膜吸收谱显示位于500 nm附近存在既不同于NPB也不同于MoO₃的额外吸收峰,表明体系中产生了电荷转移复合物NPB^＋-MoO^-₃,从而产生了额外的空穴载流子,进而提升了掺杂体系的导电性能.进一步的荧光分析表明,MoO₃的引入对NPB自身荧光具有明显的猝灭作用.NPB∶MoO₃(30 wt.%)薄膜的荧光强度比纯NPB薄膜荧光强度降低了2个数量级,NPB∶MoO₃ (50 wt.%)掺杂薄膜的荧光强度降低为零.     

Fabrication and spectra characteristics of high efficiency white organic light-emitting diodes with single emitting layer

High-efficiency white organic light-emitting devices with single emitting layer are demonstrated. N,N‘-diphenyI-N,N‘-bis(1,1‘-biphenyl)-4,4‘-diamine (NPB) is used as hole transport layer, while 4,7-diphenyl-l,10-phenan-throline (BPhen) as electron transport layer and 9,10-di-(2-naphthyl)-2-terbutyl-anthracene (TADN) doped with the fluorescent dye 4-(dicyanomethylene)-2-t-buty1-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl) (DCJTB) as single emissive layer. The effects of performance by the concentration of DCJTB and the thickness of emissive layer are studied. The device with a structure of indium tin oxide/NPB (50 nm)/TADN: 0.2% DCJTB (15 nm)/BPhen (40 nm)/Mg: Ag shows a maximum brightness of 11400 cd/m^2, a peak current efficiency of 5.6 cd/A and power efficiency of 4.1 Ira/W, while the low turn-on voltage of 3.1 V and the stability of the Commission International De L‘Eclairage coordinate. The spectra through color filter of the device are also studied.     

利用有源层掺杂提高有机发光

通过对电子传输层和空穴传输层的共同掺杂，达到提高有机发光二极管（DLED）电流效率的目的。与常规的在电子传输层中掺杂有机染料的掺杂器件相比，本实验是在Alq(电子传输层材料）与NPB（空穴传输层材料）形成的均匀互掺有源层中，再掺杂染料Rubrene。此种结构，其有源层能有效地限载流子而增加电子和空穴载流子相遇的几率，进而提高复合效率，使电流效率明显提高。同时，有源层的连续生长避免了有机层间界面的形成，改善了器件的稳定性。比较此结构器件与常规掺杂器件的特性，并对其发射机理进行讨论。     

磁场环境下聚苯胺的合成与性能研究

在不同磁场强度下,用苯胺单体（An）和氧化剂过硫酸铵（APS）,掺杂剂磺基水杨酸（SSA）,乳化剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）合成了导电聚苯胺（PAn）。研究了氧化剂和掺杂剂用量对PAn掺杂率和电导率性能的影响;并采用红外光谱、X射线衍射、粒径分析、腐蚀电位曲线表征了PAn结构与性能的关系。结果表明：磁场对苯胺聚合的影响是正向的,磁场能减少掺杂剂的用量、提高产物的电导率;在乳化剂n（SDBS）/n（An）=0.45,氧化剂n（APS）/n（An）=0.8,掺杂剂SSA 0.3 mol.L^-1时,合成的PAn电导率最大;在磁场环境中合成的PAn导电性、粒径、防腐性、规整性等各方面与无磁场作用的产品相比均具有明显的优势。     

加CdS薄层的白色有机电致发光器件色度的优化

文章讨论了利用蓝色磷光小分子铱配合物[iridium(III)bis-(4',6'-difluorophenylpyridinato)tetrakis(1-pyrazolyl)borate(Fir6)]与黄色荧光染料Rubrene复合发光产生白光的设想.通过引入CdS薄层而增加电子注入,利用结构为ITO/2-TNATA/NPB/Rubrene/CBP/CBP:Fir6/CBP/Bphen/CdS/LiF/Al的器件,通过增加激子阻挡层CBP,获得了色度较好的白色有机电致发光器件.当两层激子阻挡层CBP厚度均为3 nm时,电压从启亮电压3.4 V开始至9 V为止,器件的色坐标从(0.36,0.36)变化到(0.32,0.31),使器件的色度获得了很好的改善.