基于荧光有机发光二极管磁场效应与能量传递机制的研究

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有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)作为新一代显示器件,因其独特的优点被广泛应用于消费电子产品。掺杂体系OLED由于能够实现兼具高激子利用率和高发光效率的特点,一直被人们视作优异器件的典型代表而被受人们关注。目前,基于传统荧光材料掺杂器件在效率方面已经有着较大的突破,但就其能量传递过程和发光机制的研究还相对浅显。基于此,本论文主要就荧光掺杂体系OLED中的能量传递和激子演化过程进行研究,利用有机磁场和瞬态测试方法深入探讨荧光材料掺杂激基复合物器件中的发光机制和能量传递通道,为今后研究类似材料提供一个可行的探测方法和实验设计思路。本论文主要工作内容如下:1.建立了磁场效应探究器件能量传递过程的方法。以传统绿光客体分子C545T为研究对象,制备C545T掺杂不同三线态能级主体器件,利用有机磁场效应探测技术,研究了该体系中F?rster能量传递或Dexter能量传递为主时的磁场响应线型。研究发现,当主体Alq3器件的三线态T1低于客体C545T的T2时,主体Alq3到客体C545T的能量传递以F?rster机制为主,客体继承主体的单线态S1的磁场效应,其磁场响应为正;当主体CBP的T1高于客体C545T的T2时,F?rster和Dexter能量传递共存,磁场响应较为复杂。进一步选取激基复合物主体验证了负磁场响应来源于主体的Dexter能量传递。基于上述实验设计和探究过程,建立了有机磁场响应线型的极性与主客体能量传递通道之间的对应关系。2.利用上述方法探究了传统橙光材料掺杂激基复合物体系的能量传递过程和激子动力学特征。选取了橙光客体分子Rubrene掺杂激基复合物26DCz PPY:PO-T2T体系,采取低浓度掺杂的方式制备得到光谱分离的器件和薄膜。利用磁场和瞬态光致发光(Tr PL)分别对其两个发射峰进行探测,证明了主体26DCz PPy:PO-T2T能通过F?rster和Dexter机制向Rubrene传递激发态能量。主体能量可以通过Dexter机制传递到Rubrene的Tn能级,再经过高能级反系间窜越(h RISC)过程将能量传递给客体S1,该过程传递激子数占客体发光的83.4%。Dexter能量传递为主时,客体继承主体三线态激子的负磁场响应。通过增加能量传递距离抑制Dexter能量传递的贡献,实现了磁场响应由负到正的调制,证明了磁场效应探究方法可行性和Dexter能量传递在Rubrene掺杂OLED中的重要作用。随后,对传统橙光材料TBRb也进行了类似表征,发现其呈现出同Rubrene一致的变化规律,进一步表明了传统橙光OLED中Dexter能量传递的重要作用3.利用上述方法探究了传统红光材料掺杂激基复合物体系的能量传递过程和激子动力学特征。以DCJTB为红光客体分子,26DCz PPY和PO-T2T为激基复合物主体,通过对器件和薄膜的表征和计算,发现DCJTB掺杂器件中共存依赖的F?rster和Dexter传递机制,两种能量传递通道对发光的贡献与能量传递距离有关,两者占比可以通过控制能量传递距离调控,揭示了经典的红光荧光材料中也存在高能级的反系间窜越过程,证明了磁场效应探测技术和方法的广泛适用性。
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