掺杂无定形有机半导体的载流子传输与激子动力学研究
[Abstract]:With the development of organic optoelectronics, doped amorphous organic semiconductors have been widely used in organic optoelectronic devices. At present, the study of charge transfer mechanism and exciton dynamics of doped amorphous organic semiconductors is not perfect. In this thesis, the effect of doping on charge transfer in amorphous organic semiconductors is systematically studied, and based on exciton dynamics, the efficiency drop and device lifetime of thermally activated sensitized light emitting devices are systematically studied. Key results are: 1. The effects of traps on the mobility of amorphous organic semiconductors are systematically studied by experiments and Monte Carlo simulation (MC),. A competitive jump transport model is proposed to explain the trap effect of amorphous organic semiconductors reasonably. Both experiments and MC simulations show that for shallow traps, mobility decreases with the increase of trap depth, and the introduction of deep traps has no significant effect on mobility reduction, but greatly reduces the effective carrier concentration in the device. Shallow traps significantly increase the effective energy disorder of the system, while deep traps have little effect on the effective energy disorder. In this paper, a competitive jump transfer model is proposed based on the idea that the carrier closer to the transfer energy level is more likely to jump from the carrier to the transfer level. The model results well explain the experimental mobility-temperature relationship, mobility-carrier concentration relationship and mobility-trap depth relationship. 8-hydroxyquinoline aluminum (Alq_3): 4,4-N, N-dicarbazole-based biphenyl (CBP) evaporation film was used as the research object. The variation of mobility of doped amorphous organic semiconductors with doping concentration has been studied systematically. The mobility of ALQ _ 3:CBP doped semiconductors decreases first and then increases with the increase of CBP concentration. When the doping concentration is more than 10%, the mobility-doping concentration relationship is well fitted with the percolation theory. The hole and electron transport thresholds of CBP are 9% and 8.3%, respectively. Based on the assumption of short range order, the coordination number of CBP jump transmission is calculated, and the percolation threshold of CBP is predicted accurately by using bond percolation theory. 3. By studying the exciton dynamics of host-guest doped OLED devices, it is shown that when the small single-triple state splitting (螖 E _ (ST) and the high energy transfer rate between host and guest are satisfied, Thermal activation sensitized luminescence can simultaneously achieve high efficiency, low efficiency roll-off and long device lifetime. The main reasons for the efficiency roll-off of TADF devices are singlet-triplet annihilation and triplet-trilinear annihilation. The main reason for the high efficiency roll-off of TADF device is that it is difficult for the same molecule to have small 螖 E _ (ST) and large radiative transition rate at the same time, so it has a low concentration of triplet state. Thermal activation sensitized luminescence makes use of the fast energy transfer between host and guest, which can effectively reduce the concentration of triplet state, so as to reduce the loss of luminous efficiency of the device at high brightness and realize the low efficiency roll-off. At the same time, the low triplet concentration reduces the rate of defects generated by the main body through TPA, so that the brightness of thermally activated photoluminescence slows down with time, and the lifetime of the device becomes longer.
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN30
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,本文编号:2437550
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