磷光材料FIr6中的激子—电荷淬灭作用研究

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磷光有机发光二极管(Phosphorescent organic Light-Emitting Diodes,简称Ph OLEDs)由于其可完全利用单重态激子和三重态激子的能量,而具有实现100%内量子效率的潜力,引起了人们的极大兴趣。然而,由于磷光材料的三重态激子寿命较长(1-10μs),三重态激子与处在其他能量状态的分子容易发生能量转移而直接回到基态,从而降低三重态激子的利用率,比如Ph OLEDs器件的外量子效率(EQE)随电流密度的增加而迅速从峰值下降,即效率滚降(Efficiency roll-off)现象。此现象说明器件中的载流子会与三重态激子发生作用,使三重态激子失去能量,因此这一现象是提高OLED器件效率的一大阻碍,尤其对于仍存在效率及寿命低、稳定性差等问题的蓝光器件,更是亟需研究解决。Ph OLEDs中效率滚降现象主要可以归因于以下因素:三重态激子-三重态激子湮灭(TTA)、三重态激子-电荷相互作用(TPA)、电荷平衡的丧失和场诱导的激子解离。本论文主要以磷光材料FIr6为发光材料,研究不同种电荷在不同激子密度和不同电荷浓度下对发光材料的激子寿命和激子密度的影响,本论文的主要内容如下:第一章我们主要介绍了有机材料中三重态激子的产生机制以及对磷光发光二极管进行简要描述。我们描述了有机发光器件中的效率滚降现象,并介绍了几种有效抑制效率滚降的方法。我们描述了激发态的能量转移机制,包含辐射能量转移机制以及非辐射能量转移机制,其中非辐射能量转移机制又包括F(?)rster能量转移机制,Dexter能量转移机制和载流子捕获的能量转移机制。第二章我们介绍了本次实验中的器件结构和实验材料,其中器件结构包括单极器件和类电容器件;两种测量方法,即瞬态测量和稳态测量;两种发光层结构,即掺杂发光层和非掺杂发光层;以及器件制备过程和实验仪器介绍;最后描述了测量方法和注意事项。第三章主要对实验结果进行分析和讨论。结果表明,掺杂器件中只存在迁移载流子对激子密度的直接淬灭,并且迁移空穴的淬灭程度更强,约为迁移电子的1.5倍,为30%;非掺杂器件中均会出现三重态激子与载流子的淬灭作用,其中迁移空穴是激子密度的衰减最为明显,为74.07%,局域化空穴对三重态激子的寿命淬灭最为显著,为57.78%;迁移载流子的作用机制类似于F(?)rster能量转移机制,其寿命随电流密度的变化下列公式可进行描述:τ=1/k=A·JB;局域化载流子的作用机制类似于Dexter能量转移机制,其寿命随器件两端的电压的变化以下列公式进行描述:τ=1/k=A·exp(-B(V));两种作用机制对分子间距的依赖性都很强,同时后者强于前者。
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