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        有機(jī)電致發(fā)光器件的磁電導(dǎo)效應(yīng)研究進(jìn)展

        2017-03-07 06:59:17喻駿達(dá)湖南師范大學(xué)附屬中學(xué)湖南長沙410006
        化工管理 2017年36期
        關(guān)鍵詞:磁場效應(yīng)研究

        喻駿達(dá)(湖南師范大學(xué)附屬中學(xué),湖南 長沙 410006)

        有機(jī)電致發(fā)光器件的磁電導(dǎo)效應(yīng)研究進(jìn)展

        喻駿達(dá)(湖南師范大學(xué)附屬中學(xué),湖南 長沙 410006)

        有機(jī)電致發(fā)光器件能夠在恒定外加偏壓下,將通過器件產(chǎn)生的電流現(xiàn)象稱為磁電導(dǎo)效應(yīng)。由于發(fā)電器件對磁場非常敏感,一旦給器件施加偏壓,器件的電流就會發(fā)生明顯的變化。研究人員就可以根據(jù)實(shí)現(xiàn)測定的B-I1曲線計(jì)算出外加磁場的大小。由于有機(jī)電致發(fā)光器件中存在著復(fù)雜的激發(fā)態(tài)過程,所以,研發(fā)人員只有充分了解這些復(fù)雜的物理機(jī)制,才能夠研發(fā)出更高校的器件。所以,本文將對有機(jī)電致發(fā)光器件的磁電導(dǎo)效應(yīng)進(jìn)行研究和說明,具有重要的意義。

        有機(jī)電致發(fā)光器件;磁效應(yīng);三重態(tài)激子

        1 研究背景

        上世紀(jì)八十年代,C.W.Tang成功研發(fā)出了綠光熒光器件,讓有機(jī)電致發(fā)光器件得到了快速的發(fā)展。隨著世界各國研究人員不斷研發(fā)有機(jī)熒光磷光材料,有效的提高了有機(jī)電致發(fā)光器件的發(fā)光亮度,使得有機(jī)電致發(fā)光器件逐漸進(jìn)入到商業(yè)市場。有機(jī)電致發(fā)光器件同傳統(tǒng)的LED和LCD器件相比,具備色彩鮮艷、對比度高、可制作成柔性曲面的數(shù)碼產(chǎn)品等優(yōu)點(diǎn),因此,被二十一世紀(jì)廣泛使用。所以,本文為了研究有機(jī)電致發(fā)光器件的磁效應(yīng),需要以器件的外磁場與器件內(nèi)部的激子、載流子的傳輸?shù)惹腥朦c(diǎn),來了解有機(jī)電致發(fā)光器件的原理,有利于完善有機(jī)電子學(xué)方面的理論知識,設(shè)計(jì)出更加科學(xué)、合理的有機(jī)電致發(fā)光材料和器件結(jié)構(gòu)。

        2 有機(jī)電致發(fā)光器件發(fā)光的基本物理過程

        有機(jī)電致發(fā)光器件的發(fā)光過程需要經(jīng)歷四個(gè)步驟,首先,需要保證載流子是直接從電極進(jìn)入到器件中的。其次,觀察載流子會在有機(jī)層中發(fā)生遷移。然后,載流子會在發(fā)光區(qū)域形成獨(dú)特的激子。最后,激子一旦推激,人們就可以通過器件看見激子發(fā)出的光。研發(fā)人員為了保證器件的發(fā)光亮度,需要選擇使用功函數(shù)高的陽極材料和功函數(shù)低的陰極材料來制作器件,當(dāng)電子和孔穴傳輸?shù)桨l(fā)光層后,由于科倫作用,兩者之間的相鄰分子就會在庫倫作用下形成極化子對。然后再根據(jù)量子力學(xué)的知識,可以形成單重態(tài)極化分子和三重態(tài)極化子對。如果兩者進(jìn)一步縮小,兩者就會直接進(jìn)入到一個(gè)分子中,形成激子。

        3 有機(jī)電致發(fā)光器件的磁電導(dǎo)效應(yīng)的幾種模式

        3.1 超精細(xì)相互作用模型

        2003年,Kalinowski等人在進(jìn)行Alq3有機(jī)電致發(fā)光器件的磁效應(yīng)研究時(shí),發(fā)現(xiàn)了外加磁場增加到300mT的時(shí)候,有機(jī)電致發(fā)光器件的發(fā)光亮度將會隨著磁場的增加而變亮,說明了磁場效應(yīng)的強(qiáng)弱能夠影響器件的發(fā)光亮度。因?yàn)?,在有機(jī)物中氫原子核會形成一個(gè)超精細(xì)的BH磁場,當(dāng)無外加磁場的時(shí)候,載流子的自旋具備不確定性。所以,很容易造成單重態(tài)與三重態(tài)的電子的孔穴發(fā)生對能相互轉(zhuǎn)化,導(dǎo)致外加磁場能夠抑制單重態(tài)激子數(shù)目的增加,更容易形成解離成載流子,使得器件中的電流增大,發(fā)生磁電導(dǎo)效應(yīng)。

        3.2 三重態(tài)激子—電荷反應(yīng)模型

        2007年,Desai等人對三重態(tài)激子的電荷作用規(guī)律模型進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)了三重態(tài)激子的磁電導(dǎo)效應(yīng)能夠使得外加磁場變大,從而增加三重態(tài)激子的單重態(tài)轉(zhuǎn)化概率,降低載流子的散射幾率。Hu等人也認(rèn)為載流子在注入非平衡的狀態(tài)下,磁電導(dǎo)效應(yīng)才明顯,他提出磁場能夠有效的加重三重態(tài)激子的單重態(tài)激子的轉(zhuǎn)化,使得器件內(nèi)部單重態(tài)激子的數(shù)目增加解離成二次載流子,從而產(chǎn)生出正磁電導(dǎo)效應(yīng)。

        3.3 雙極化模型

        2007年,Bobbert等人對外加磁場進(jìn)行研究,認(rèn)為外加磁場能夠改變載流子的遷移率。因?yàn)?,雙極化子電子在孔穴中可以形成激子,它是載流子的傳輸節(jié)點(diǎn),由于載流子之間充斥著庫倫斥力,導(dǎo)致兩者的能量處于不高的晶格節(jié)點(diǎn)上,最終形成單重態(tài)的雙極化子。當(dāng)無外加磁場時(shí),氫原子核將受到超精細(xì)的作用影響,使得電子和孔穴都繞著它做拉莫旋進(jìn),然后隨著超精細(xì)耦合場的方向轉(zhuǎn)變,改變載流子的方向,使載流子占據(jù)節(jié)點(diǎn)形成電流。當(dāng)節(jié)點(diǎn)中含有一個(gè)電子或者孔穴時(shí),其他的電子或者孔穴只需要按照自旋轉(zhuǎn)的方向就能夠形成電流。當(dāng)存在外加磁場時(shí),器件內(nèi)部的載流子不但會受到超精細(xì)耦合場的影響,還會受到外加磁場的影響,使得載流子趨向于超精細(xì)耦合場的方向做拉莫旋進(jìn),使得器件內(nèi)部的載流子與外加磁場的旋轉(zhuǎn)方向一致。如果晶格節(jié)點(diǎn)上還存在著載流子,那么其他的載流子就會選擇繞開節(jié)點(diǎn)進(jìn)行遷移,這種方式會造成載流子的遷移率變小,最終形成磁電導(dǎo)效應(yīng)。

        4 磁電導(dǎo)效應(yīng)的研究進(jìn)展

        磁電導(dǎo)效應(yīng)在2003年被研發(fā)出來后,受到了全世界專家的關(guān)注。但是,由于世界各國的專家在磁電導(dǎo)效應(yīng)的研究上還不到位,導(dǎo)致磁電導(dǎo)效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理研究仍舊處于初級階段。當(dāng)前,研究人員只能夠從定性的角度來研究磁電導(dǎo)模型,在研究電子、孔穴傳輸材料、器件結(jié)構(gòu)等方面的時(shí)候,不同的研究人員將得出不同的研究成果,因此,導(dǎo)致研究結(jié)論相互矛盾,所以,目前,還沒有哪一種模型能夠清楚的解釋所有的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,無法說明有機(jī)功能層中載流子的自旋過程,電子的形成過程等機(jī)理。但是,由于磁效應(yīng)中電流的變化在器件中非常明顯,因此,研究人員可以通過給器件施加恒定偏壓,來測量器件中的電流變化,從而得知磁場的大小。

        [1]賈西貝,牛連斌,黃曉雪,傅小強(qiáng),呂建鳳,崔玉亭.有機(jī)電致發(fā)光器件的磁電導(dǎo)效應(yīng)研究進(jìn)展[J].紅外與激光工程.2015,(1):162-169.

        [2]黃曉雪,關(guān)云霞,賈西貝,呂建鳳,牛連斌.有機(jī)電致發(fā)光器件的電磁效應(yīng)研究進(jìn)展[J].材料導(dǎo)報(bào).2014,(11):59-65.

        [3]陳平.有機(jī)光電子器件中的磁場效應(yīng)調(diào)控[D].重慶:西南大學(xué),2011.

        [4]吳清洋,謝國華,張振松,等.基于連續(xù)性摻雜的高效全熒光白色有機(jī)電致發(fā)光器件的研究[J].物理學(xué)報(bào),2013,62(19):197204-197207.

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