激基复合物和激基缔合物器件中反常的发光磁效应
发布时间：2021-02-06 12:28
发光器件的使用方便了人们的日常生活。其中,有机发光二极管（organic light-emitting diodes,OLEDs）因其具有制备简单、柔性和超薄等优势,而被广泛地应用到平面显示和固态照明等领域。传统的OLEDs是激子型OLEDs。基于自旋统计理论,激子型OLEDs中25%的激子是单重态。基于自旋守恒理论,单重态激子可以通过退激辐射来发射荧光,而三重态激子只能在声子的辅助作用下以非辐射跃迁的方式被耗散掉。因此,激子型OLEDs的内量子效率（internal quantum efficiency,IQE）被限制在25%。为了提高OLEDs的IQE,学术界和工业界都致力于寻找能够将三重激发态转换为单重激发态的方法。目前,已有课题组利用铂和铱等贵金属的强自旋-轨道耦合作用将OLEDs中的三重激发态转换为了单重激发态并实现了高的发光效率。但是铂和铱昂贵的价格限制了这类高效OLEDs的大规模生产。最近,激基复合物型OLEDs因其在不需要贵金属辅助的条件下可以实现理论上100%的IQE而备受关注。这么高的IQE被归因于器件中的反向系间窜越（reverse intersystem cro...
【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)LG曲面电视；(b)曲面屏手机；(c)京东方柔性显示屏；(d)华为MateX手机
第一章绪论3克服单层OLEDs的缺点，科学家们设计了双层结构的OLEDs。双层结构的OLEDs的双层指的是HTL和ETL。EL则为某一传输层或者是HTL与ETL的交界面。双层结构的OLEDs的发光效率明显高于单层结构。虽然双层结构的OLEDs的载流子输运和复合效率都优于单层结构，但是双层结构的OLEDs的发光效率仍然不能满足人们的日常生活需要。最近，为了进一步提高OLEDs的发光效率，科学家们设计出了三层结构的OLEDs。这三层分别是HTL，ETL和EL，如图1.2(b)所示。当OLEDs有了三层功能不同的有机层后，载流子的注入效率和输运效率得到提高。因此，器件的开启电压降低并且电流效率增加。又因为发光层中的电子和空穴都已远离了电极，所以激发态解离的概率减校因此，三层结构的OLEDs取得了较高的发光效率。同时，三层结构的OLEDs还有一个特点。因为在三层结构的OLEDs的EL附近通常会有激子和激基复合物的同时形成，所以器件中常常会有多种单重激发态在退激辐射。因为激子和激基复合物具有不同的能量，所以器件中就会有不同颜色的光发射出来。当在器件中有多种颜色的光，我们就可以通过设计合理的器件结构来混合红，绿和蓝三种颜色的光并最终实现白光型OLEDs。最近，为了解决OLEDs的发光效率不足的问题，科学家们设计出来了基于热致延迟荧光(thermallyactivateddelayedfluorescence,TADF)材料的OLEDs。TADF型OLEDs因为对器件中激发态的充分利用，所以可以实现高的发光效率[6]。TADF材料分为分子内型和分子间型。分子内型TADF材料中的空穴和电子分别位于给体基团和受体基团。分子内型TADF材料通过掺杂的方式被掺入某一有机功能层，然后以主体向客体传输能量的方式来实现TADF分子的激发。最后，TADF分子退激辐射。分子间型TADF材料中的空穴和电子分别位于给体分子和受体分
第一章绪论5annihilation,TTA)过程也可以有效地利用三重激发态[32,33]。三重激发态在器件中具有两大特点。这两个特点分别是数量多和寿命长。当两个三重态激发态相互靠近，它们可以湮灭成一个单重激发态，即TTA过程。这个过程可以被公式(1-1)描述。0111SSTT(1-1)TTA过程还可以被图1.3(b)所描述。虽然TTA过程也可以利用非辐射的三重激发态，但是因为TTA过程需要消耗两个三重激发态才能换来一个单重激发态，所以TTA过程对器件发光效率的提高低于RISC过程。另外，激子型OLEDs中有效利用三重激发态的微观过程只有TTA过程。因为激子中的空穴和电子都位于同一个分子上，所以激子中的空穴与电子之间的距离较小，导致单重态激子与三重态激子有较大的能级差[34]。又因为该能级差远远大于氢原子的超精细相互作用，所以在单重态与三重态激子之间不能发生自旋混合过程。除了ISC，RISC和TTA过程，OLEDs中还有单重态裂变(singletfission,SF)和三重激发态-电荷湮灭(triplet-chargeannihilation，TQA)过程。SF过程指的是一个单重激发态裂变成两个三重激发态[35]，即1101TTSS。另外，TQA过程主要反映在磁电导曲线上。TQA过程一般分为两个反应通道[36]。第一个反应通道是散射过程。散射过程指的是自由载流子在器件中运动时会因为三重激发态对载流子的阻碍作用而降低自己的迁移率。因此，散射过程会减小载流子的迁移率从而减小器件的电流强度。同时，这也会减小器件的电致发光强度。第二个反应通道是解离过程。解离过程指的是自由载流子在器件中运动的过程中会与三重激发态发生碰撞，从而使三重激发态解离成自由的载流子。一旦发生三重激发态的解离过程，器件中三重激发态的数量会减少并导致自由载流子的数量增加。因此，当自由载流子的数量增加，器件的电流强度
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ir（ppy）3调控Rubrene激子分裂和发光过程的微观机制研究[J]. 屈芬兰,汤仙童,朱洪强,许静,段谋正,赵茜,熊祖洪. 中国科学:信息科学. 2020(01)
[2]电荷转移态激子发光磁效应的反常电流依赖关系[J]. 许静,潘睿亨,汤仙童,邓金秋,屈芬兰,赵茜,熊祖洪. 中国科学:技术科学. 2019(12)
[3]激基复合物器件的光电流和光致发光磁效应[J]. 马彩虹,许静,潘睿亨,王影,赵茜,叶晟楠,朱洪强,熊祖洪. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2019(10)
[4]激基缔合物和激基复合物[J]. 白凤莲. 化学通报. 1985(06)
本文编号：3020613
【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)LG曲面电视；(b)曲面屏手机；(c)京东方柔性显示屏；(d)华为MateX手机
第一章绪论3克服单层OLEDs的缺点，科学家们设计了双层结构的OLEDs。双层结构的OLEDs的双层指的是HTL和ETL。EL则为某一传输层或者是HTL与ETL的交界面。双层结构的OLEDs的发光效率明显高于单层结构。虽然双层结构的OLEDs的载流子输运和复合效率都优于单层结构，但是双层结构的OLEDs的发光效率仍然不能满足人们的日常生活需要。最近，为了进一步提高OLEDs的发光效率，科学家们设计出了三层结构的OLEDs。这三层分别是HTL，ETL和EL，如图1.2(b)所示。当OLEDs有了三层功能不同的有机层后，载流子的注入效率和输运效率得到提高。因此，器件的开启电压降低并且电流效率增加。又因为发光层中的电子和空穴都已远离了电极，所以激发态解离的概率减校因此，三层结构的OLEDs取得了较高的发光效率。同时，三层结构的OLEDs还有一个特点。因为在三层结构的OLEDs的EL附近通常会有激子和激基复合物的同时形成，所以器件中常常会有多种单重激发态在退激辐射。因为激子和激基复合物具有不同的能量，所以器件中就会有不同颜色的光发射出来。当在器件中有多种颜色的光，我们就可以通过设计合理的器件结构来混合红，绿和蓝三种颜色的光并最终实现白光型OLEDs。最近，为了解决OLEDs的发光效率不足的问题，科学家们设计出来了基于热致延迟荧光(thermallyactivateddelayedfluorescence,TADF)材料的OLEDs。TADF型OLEDs因为对器件中激发态的充分利用，所以可以实现高的发光效率[6]。TADF材料分为分子内型和分子间型。分子内型TADF材料中的空穴和电子分别位于给体基团和受体基团。分子内型TADF材料通过掺杂的方式被掺入某一有机功能层，然后以主体向客体传输能量的方式来实现TADF分子的激发。最后，TADF分子退激辐射。分子间型TADF材料中的空穴和电子分别位于给体分子和受体分
第一章绪论5annihilation,TTA)过程也可以有效地利用三重激发态[32,33]。三重激发态在器件中具有两大特点。这两个特点分别是数量多和寿命长。当两个三重态激发态相互靠近，它们可以湮灭成一个单重激发态，即TTA过程。这个过程可以被公式(1-1)描述。0111SSTT(1-1)TTA过程还可以被图1.3(b)所描述。虽然TTA过程也可以利用非辐射的三重激发态，但是因为TTA过程需要消耗两个三重激发态才能换来一个单重激发态，所以TTA过程对器件发光效率的提高低于RISC过程。另外，激子型OLEDs中有效利用三重激发态的微观过程只有TTA过程。因为激子中的空穴和电子都位于同一个分子上，所以激子中的空穴与电子之间的距离较小，导致单重态激子与三重态激子有较大的能级差[34]。又因为该能级差远远大于氢原子的超精细相互作用，所以在单重态与三重态激子之间不能发生自旋混合过程。除了ISC，RISC和TTA过程，OLEDs中还有单重态裂变(singletfission,SF)和三重激发态-电荷湮灭(triplet-chargeannihilation，TQA)过程。SF过程指的是一个单重激发态裂变成两个三重激发态[35]，即1101TTSS。另外，TQA过程主要反映在磁电导曲线上。TQA过程一般分为两个反应通道[36]。第一个反应通道是散射过程。散射过程指的是自由载流子在器件中运动时会因为三重激发态对载流子的阻碍作用而降低自己的迁移率。因此，散射过程会减小载流子的迁移率从而减小器件的电流强度。同时，这也会减小器件的电致发光强度。第二个反应通道是解离过程。解离过程指的是自由载流子在器件中运动的过程中会与三重激发态发生碰撞，从而使三重激发态解离成自由的载流子。一旦发生三重激发态的解离过程，器件中三重激发态的数量会减少并导致自由载流子的数量增加。因此，当自由载流子的数量增加，器件的电流强度
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ir（ppy）3调控Rubrene激子分裂和发光过程的微观机制研究[J]. 屈芬兰,汤仙童,朱洪强,许静,段谋正,赵茜,熊祖洪. 中国科学:信息科学. 2020(01)
[2]电荷转移态激子发光磁效应的反常电流依赖关系[J]. 许静,潘睿亨,汤仙童,邓金秋,屈芬兰,赵茜,熊祖洪. 中国科学:技术科学. 2019(12)
[3]激基复合物器件的光电流和光致发光磁效应[J]. 马彩虹,许静,潘睿亨,王影,赵茜,叶晟楠,朱洪强,熊祖洪. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2019(10)
[4]激基缔合物和激基复合物[J]. 白凤莲. 化学通报. 1985(06)
本文编号：3020613
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