e-h pair 解离率对有机磁电导效应的调控.PDFVIP

2015 年 第 60 卷 第 22 期：2108 ~ 2114 《中国科学》杂志社 论 文 SCIENCE CHINA PRESS e-h pair 解离率对有机磁电导效应的调控 ①② ③ ①* 熊欣 , 陈丽佳 , 张巧明 ① 西南大学物理科学与技术学院, 重庆 400715; ② 西南大学附属中学, 重庆 400715; ③ 重庆师范大学物理与电子工程学院, 重庆 401331 * 联系人, E-mail: zqm520@ 2014-12-03 收稿, 2015-01-27 接受, 2015-07-13 网络版发表 国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金(XDJK2014C081)和重庆师范大学博士启动基金(14XLB014)资助 摘要 制备了一系列不同浓度的PCBM 掺杂型聚合物发光二极管, 结构为ITO/PEDOT: 关键词 PSS/SY-PPV:PCBM (x wt%)/Ca/Al, 并在室温下测量了器件的电流随外加磁场的变化( 即磁电 电子- 空穴对 导效应) 曲线, 以研究电子- 空穴对(e-h pair)解离率对有机磁电导效应的调控作用. 实验发现: 解离率 未掺杂PCBM 的器件, 其磁电导曲线表现为随磁场的增加先迅速增大, 而后趋于饱和; 而3 PCBM 掺杂 有机磁电导 wt% PCBM掺杂器件, 其磁电导随磁场的增加先快速小幅增加, 而后缓慢增大并且不趋于饱 线型 和; 另外, 两种器件的磁电导曲线的半峰宽明显不同( 即趋于饱和的快慢明显不同), 且3 wt% PCBM掺杂器件的磁效应值远小于未掺杂器件的磁效应值. 分析了不同掺杂浓度器件中电子- 空穴对解离率的变化规律, 并用非洛伦兹经验公式对上述曲线进行拟合, 认为PCBM掺杂器 件的e-h pair解离率增大而导致这些e-h pair 的寿命变短, 寿命变短后的e-h pair来不及发生自 旋混合进而使得磁电导曲线表现出慢饱和趋势. 有机磁电导(Magneto-conductance, MC) 是指在 电子-空穴对模型中, 有2个重要的参量在磁电 不含任何磁性材料的有机发光器件中, 电流大小在 导曲线中起到了至关重要的作用: (i) 有机材料的超 外磁场作用下发生明显改变的现象. MC效应的发现, 精细耦合常数(aHF)[11,12]和(ii) 电子-空穴对的解离率 不仅提供了一种新的非接触式实验手段来研究有机 (q)与形成率(k) 的比值, 即q/k[13~16]. 上述两个参量不 器件内部的载流子输运、激子形成和演化等物理过 仅能影响MC 曲线的线型, 而且还能影响MC 曲线的 程[1], 而且也拓宽了传统有机半导体器件的应用范围 量值. 对于这一参量, Nguyen等人[11,12]利用Poly (di- (如有机磁存储、有机磁探测等). 为了揭示MC 的物理 octyloxy)phenylenevinylene (DOO-PPV) 分子的氘化 起源, 研究人员提出了多种模型[2~10]. 到目前为止, 实验, 即利用氘核代替DOO-PPV分子中的氢核, 发 普遍接受的MC 物理模型主要有3种, 分别是: