有機半導體電致發光的注入載流子自旋操控

《有機半導體電致發光的注入載流子自旋操控》是依託吉林大學，由李愛武擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：有機半導體電致發光的注入載流子自旋操控
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李愛武
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

有機自旋電子學是自旋電子學領域的新興熱門研究方向，有機半導體作為自旋電子材料在光電領域具有很大的套用價值和發展潛力。本項目利用有機半導體自身的優勢，通過有機自旋電子學和有機發光動力學的研究，將磁性材料套用於有機半導體電致發光（OLED），實現自旋極化注入OLED。具體研究內容包括：（1）自旋極化注入OLED的工作機制；（2）高效自旋極化注入；（3）自旋載流子的擴散、傳輸以及複合對單線態激子形成幾率的影響；（4）自旋極化率和單線態激子形成幾率的實驗檢測。本項目的研究目標是通過對注入載流子的自旋狀態進行操控，提高器件單線態激子的形成幾率，進而提高自旋極化注入OLED的內量子效率，在突破螢光OELD內量子效率25%極限的研究上取得一系列創新和突破。

結題摘要

有機自旋電子學是自旋電子學領域的新興熱門研究方向，有機半導體作為自旋電子材料在光電領域具有很大的套用價值和發展潛力。本項目基於有機自旋電子學和有機發光動力學，系統研究了有機半導體電致發光（OLED）的磁場效應，澄清有機半導體磁場效應的內部機制。項目進展順利，發表標註本項目資助的SCI論文26篇。 具體取得成果概括為以下三個方面： （1）OLED電極界面的載流子注入研究 為實現載流子的有效注入，針對蒸鍍的金屬薄膜表面粗糙度很大的問題，我們採用金屬薄膜轉寫的方法，直接在柔性光敏材料薄膜的表面製備具有超平滑的表面形貌的金屬陰極，電極和有機薄膜接觸得更好，有效提高了載流子的注入。這一工作為自旋載流子極化研究奠定基礎。 （2）有機電致發光器件中磁電導和磁電致發光的機理研究 利用瞬態電致發光方法系統研究了磁場效應對於基於聚合物PFO的有機電致發光器件載流子遷移率的影響。研究結果支持了電子-空穴對模型，即有機磁場效應不改變載流子的遷移率。雙極器件中，有電子和空穴注入和傳輸，以及激子的形成，可以同時研究磁電致發光和磁電導現象。研究結果表明，單極器件中的磁電導很小，雙極器件中則大得多，這說明雙極注入或激子形成是獲得大的磁場效應的主要因素。 （3）基於磁場效應研究OLED發光機制 套用磁致發光研究了基於分子內電荷轉移螢光的OLED器件三線態去活化對單線態-三線態系間竄越過程的影響。研究結果表明單線態-三線態系間竄越是動力學過程，而系間竄越的方向取決於單線態和三線態的去活化速率。 （4）OLED結構最佳化提高器件性能 基於對OLED發光機理的研究，本項目進一步開展了器件結構設計和性能最佳化的研究。將微納米結構套用於OLED器件，提高器件的光取出效率，進而解決頂發射OLED的發光角度依賴問題。 本項目圍繞OLED的磁場效應，從器件發光機理到具體結構設計最佳化展開了系統研究。澄清了磁場條件下OLED中的載流子注入、傳輸和激子形成過程，並進一步套用磁場效應深入研究了OLED的發光機理。在器件物理研究的基礎上，通過器件結構最佳化設計，提高其載流子注入和發光效率。以上工作對於深入認識OLED器件物理並獲得高效率OLED器件具有重要意義。