《有機電致發光器件中自旋輸運的界面調控》是依託蘇州大學，由張丹丹擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：有機電致發光器件中自旋輸運的界面調控
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張丹丹
- 依託單位：蘇州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在有機自旋電子學器件飛速發展，有機電致發光器件（OLED）顯示及照明技術面臨突破的背景下，有機自旋OLED表現出巨大的發展潛力和套用前景。然而OLED中自旋極化輸運的一些影響機制仍未得到明確係統的分析研究。本項目從有機發光動力學的影響機制出發，將有機自旋電子學與OLED界面調控技術相結合，通過對磁性材料與有機半導體之間的作用和界面分析來調控OLED的自旋極化注入。具體研究內容包括：（1）磁性材料/有機半導體界面注入勢壘的調控機制；（2）磁性材料與有機半導體分子之間的相互作用機制；（3）磁性材料的生長條件對自旋極化注入機理的影響；（4）高自旋極化注入OLED器件的實現。通過本項目的研究，掌握磁性材料的生長機制對其磁性以及界面表面的影響關係；掌握如何通過材料的表面修飾和界面中間層的引入來調控界面注入勢壘，最終實現對OLED自旋極化注入的調控，並設計合理的器件結構製備高自旋極化注入的OLED.
結題摘要
在自旋電子學和有機電致發光器件飛速發展的情況下，有機自旋發光器件展現出了較好的發展前景和套用空間。然而影響自旋發光器件的一些因素尚未得到明確係統的分析，仍然需要更深入的研究，尤其是通過器件的界面最佳化和調控來更有效的實現自旋輸運方面。 在本項目基金的支持下，項目負責人和研究團隊經過三年的研究，從材料的選擇、合成、製備工藝的最佳化及界面功能層的匹配等方面入手進行深入的分析，設計合理的器件結構，最終實現了基於磁性納米材料的高效率有機電致發光器件的製備，增強了OLED的內外量子效率，具體如下：（1）在製備自旋極化OLED器件之前，我們首先對器件電極材料及電極界面進行了最佳化。我們對比了分別用金、銀、鋁作為陽極材料的OLED器件的光譜和相移變化及器件性能的差異，證明了金屬鋁更適合做器件的電極，並進一步引入光耦合層來最佳化器件的性能，實現器件外量子效率接近8%，明顯高於其他電極材料的器件性能。此外，我們針對電極界面的最佳化和輔助功能層的選擇也做了一些相關的工作，例如：我們利用折射率匹配的介電材料，將其構建成多層的光子晶體引入到半透明電極外面，既實現了很好的光學性能，又保持了電極的良好半透明特性。使得器件的光電轉換效率從3.36%提高到4.32%，這為我們設計並製備半透明的高效率自旋OLED器件奠定了良好的基礎。（2）在前部分器件電極界面最佳化的工作基礎上，我們進一步最佳化金屬納米粒子和磁性納米粒子引入器件的工藝條件。我們將合成製備的金納米粒子引入到溶液法製備的三氧化鉬中作為器件的電極緩衝層，大幅度的改善了器件的光電性能，器件電流效率和功率效率分別實現了70%和100%的增強，證明了此方法引入的界面緩衝層不僅能很好的實現能級匹配和穩定性的提高，還能夠實現基於納米粒子效應的器件性能的增強。（3）我們最終設計併合成了磁性複合納米粒子，將其以上述最佳化的工藝條件引入到器件中製備自旋OLED，通過改變磁性納米粒子大小和工藝條件，實現了器件的電流效率46%的提高，進一步進行退火最佳化處理，器件的效率提高幅度高達123%。通過光電學及界面分析證明，磁性納米粒子的引入可以實現電漿和光散射的雙重增加，從而提高了器件的內外量子效率。同時我們研究了外加磁場下器件性能的變化，發現器件的磁場效應跟界面有著很強的依賴關係，證明了器件內部載流子實現了自旋極化注入，即通過界面最佳化和工藝調控最終實現高效率自旋OLED。
