OLED中自旋極化載流子的注入和輸運(yùn)特性.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、有機(jī)電致發(fā)光器件(Organic Light-Emitting Device,OLED)具有主動發(fā)光、能耗低、發(fā)光譜帶寬、品種多樣、制造成本低廉、輕薄、無角度依賴性等一系列優(yōu)點(diǎn)。OLED的電致發(fā)光過程中,75%的三線態(tài)和25%單線態(tài)激子同時生成,由于三線態(tài)到基態(tài)的躍遷是自旋禁阻的,所以只有25%的單線態(tài)熒光對發(fā)光有貢獻(xiàn),器件的發(fā)光效率較低。OLED器件的穩(wěn)定性、壽命等還有待進(jìn)一步提高,特別是由于有機(jī)發(fā)光材料不耐高溫,因而提高器件的發(fā)光效

2、率,減少熱損耗更成為提高器件穩(wěn)定性和使用壽命的關(guān)鍵。自旋極化注入是提高OLED效率的有效方法,本文在前人工作的基礎(chǔ)上,對OLED中自旋極化載流子的注入與輸運(yùn)進(jìn)行了理論研究,主要工作內(nèi)容如下:
   (1)運(yùn)用漂移擴(kuò)散方程和載流子濃度連續(xù)性方程,結(jié)合泊松(Poisson)方程得出了自旋極化電子和空穴運(yùn)動的微分方程,得到了自旋極化載流子濃度和擴(kuò)散長度的關(guān)系,分析了不同方向的電場對擴(kuò)散長度和自旋極化載流子運(yùn)動的影響。電場通過改變自旋擴(kuò)

3、散長度來影響自旋極化載流子的運(yùn)動。對電子來說,電場方向和擴(kuò)散方向相同時,電場增大會導(dǎo)致自旋擴(kuò)散長度減小,擴(kuò)散變快,電子深入樣品的平均距離小,不利于在有限厚度薄膜中獲得高自旋極化率;電場方向和擴(kuò)散方向相反時,電場越大,自旋擴(kuò)散長度越大,有利于獲得高自旋極化率。對空穴來說,情況正好相反。
   (2)從OLED結(jié)構(gòu)需求出發(fā),在“二流體”模型的基礎(chǔ)上,通過求解電極和有機(jī)半導(dǎo)體(Organic Semiconductor,OSC)中的電

4、化學(xué)勢,應(yīng)用極化電流連續(xù)性得出載流子濃度極化率,結(jié)合朗之萬(Langevin)電子空穴復(fù)合理論計算出單線態(tài)和三線態(tài)激子比率,討論了界面電導(dǎo)、電場、電極極化率、OSC和電極電導(dǎo)率匹配等因素的影響。研究發(fā)現(xiàn),兩電極注入反向極化的載流子并提高載流子濃度自旋極化率,有利于提高單線態(tài)和三線態(tài)激子的比率;自旋相關(guān)界面電阻、正向電場強(qiáng)度和電極自旋極化率的提高,電極和OSC電導(dǎo)率的匹配,有利于提高注入載流子濃度自旋極化率。
   (3)考慮到O

5、SC中載流子的特性,將載流子分為自旋向上的單極化子、自旋向下的單極化子和無自旋的雙極化子,在“二流體”模型的基礎(chǔ)上建立了更加適合OLED的“三流體”模型,討論了單極化子比率、界面電導(dǎo)、電場、電極極化率、OSC和電極電導(dǎo)率匹配等因素的影響。研究表明,當(dāng)模型中雙極化子比率取為零時,可以得到與“二流體”模型相同的結(jié)果;有機(jī)層中單極化子比率對注入自旋極化率的影響并不是單調(diào)變化的,它和電場、界面電導(dǎo)、電極極化率等因素有關(guān)。單極化子比率一定時,增強(qiáng)

6、電場有利于提高單極化子濃度自旋極化率,引入自旋相關(guān)的界面電導(dǎo)可以有效解決有機(jī)層和電極電導(dǎo)率不匹配問題。引入界面電阻后,界面處載流子的電化學(xué)勢不連續(xù),打破了界面處載流子的準(zhǔn)熱平衡,有利于提高單極化子濃度自旋極化率。
   (4)考慮到不同自旋載流子之間的相互作用,從包含自旋庫侖拽引(Spin CoulombDrag,SCD)效應(yīng)的漂移擴(kuò)散方程出發(fā),模擬自旋極化載流子注入非簡并OSC,討論了不同自旋通道之間的相互作用對注入自旋極化率

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