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原位加热对有机半导体发光器件的电子-空穴自旋组态演化过程及光-电-磁-热性能的影响

批准号:
12104076
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
朱洪强
依托单位:
学科分类:
半导体基础物理
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
朱洪强

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
有机半导体发光器件在工作状态时,环境温度和自身产生的热量会导致器件温度升高,降低器件的性能及寿命。由于器件性能及寿命与其电子-空穴自旋组态演化过程息息相关,因此十分必要从微观态的电子-空穴自旋组态演化过程层面来研究器件的光-电-磁-热性能。本项目针对这一问题预研了两种器件,研究了原位加热对有机半导体发光器件的光电性能及热稳定性影响。我们将通过分析器件的磁场效应、表面形貌、光谱、I-B-V特性曲线,探明原位加热对器件的电子-空穴自旋组态演化过程及光-电-磁-热性能的影响,揭示高温环境中电子-空穴自旋组态演化过程的物理机制;通过掺杂方法优化器件结构,调节载流子注入平衡,降低界面势垒和电阻,最终提高器件光电性能及热稳定性。该项目旨在通过研究高温环境下器件光-电-磁-热性能的变化规律,揭示电子-空穴自旋组态演化的物理机制,提高器件的光电性能及热稳定性,具有重要的科学实用价值。
英文摘要
When the organic semiconductor light emitting device is under working conditions, the ambient temperature and the heat generated by itself will cause the temperature of the device to rise, reducing the performance and life of the device. Since the performance and lifetime of the device are closely related to the electron-hole spin configuration evolution process, it is necessary to study the optical-electrical-magneto-thermal performance of the device from the level of the electron-hole spin configuration evolution process of the microscopic state. In this project, two devices are pre-researched for this problem, and the effects of in-situ heating on the photoelectric performance and thermal stability of organic semiconductor light-emitting devices are studied. Through analyzing the magnetic field effect, surface morphology, spectrum, I-B-V characteristic curve of devices, we will explore the effects of in-situ heating on the electron-hole spin configuration evolution process and optical-electrical-magnetic-thermal properties of devices, and reveal the physical mechanism of the electron-hole spin configuration evolution process under high temperature environment. We plan to optimize devices structure by doping methods, adjusting the carrier injection balance, depressing interface barriers and resistance so as to Improve the photoelectric performance and thermal stability of devices. This project aims to reveal the physical mechanism of the electron-hole spin evolution by studying the changes in the optical-electrical-magnetic-thermal properties of devices under high temperature environments, and to improve the photoelectric performance and thermal stability of devices, which are contribute to significant scientific and practical values.
本项目制备了一系列有机半导体发光器件(OLED),研究了原位加热对器件的光电性能及热稳定性影响。项目取得以下主要研究成果:1、发现的瞬态电致发光(TEL)尖峰来源于注入载流子与被捕获在能量势阱中的相反电荷产生的辐射复合。加深了对TEL上升沿与下降沿尖峰产生机制的理解,揭示了能量势阱对OLED中载流子动力学过程的影响。2、首次在室温下直接观测到源于器件内部激基复合物EX1 ← EX3过程的反向系间窜跃(RISC)。原位加热器件至400 K后,发现磁电致发光效应(MEL)特征线型由3“V”线型变为“Y”字线型,磁电导效应(MC)特征线型由RISC变为三重态激子与电荷相互作用(TQA)这一奇特现象。我们认为400K时器件内部产生结构陷阱,提高了界面处单重态极化子对和三重态的极化子对之间的系间窜越模型(ISC) 以及单重态激基复合物和三重态激基复合物之间的RISC过程,抑制了TBRB内的三重态激子湮灭(TTA) 和单重态激子裂变(STT) 过程。随着温度升高,器件的发光效率降低,不利于器件发光。3、发现在两种不同的激基复合物共存的器件中磁响应曲线展现了更强的反向系间窜越过程(RISC),并且大幅提高了原本EQE低的激基复合物的发光效率。相关成果发表在ACS Photonics、Science China-Materials、Journal of Luminescence等杂志上发表论文9篇;授权国家发明专利1个。本项目探明了原位加热对器件的电子-空穴自旋组态演化过程及光-电-磁-热性能的影响,揭示高温环境中电子-空穴自旋组态演化过程的物理机制,为提高器件的光电性能及热稳定性奠定了基础。
利用有机磁场效应探索高温环境下OLED的激子演化过程及耐热性能
  • 批准号:
    CSTB2023NSCQ-MSX0207
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    朱洪强
  • 依托单位:
国内基金
海外基金