红荧烯发光器件中激子和激基复合物共同调控的系间窜越反常电流依赖性

作     者：汤仙童 潘睿亨 熊祖洪 Xiantong Tang;Ruiheng Pan;Zuhong Xiong

作者机构：重庆邮电大学理学院重庆400065 西南大学物理科学与技术学院重庆400715 

出 版 物：《科学通报》 (Chinese Science Bulletin)

年 卷 期：2023年第68卷第18期

页      面：2401-2410页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0803[工学-光学工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(11874305)资助 

主　　题：红荧烯 电致发光磁响应 系间窜越过程 激子 激基复合物 

摘      要：为进一步探究高效率红荧烯发光器件中的微观机制,本研究选用4,4′,4′-tris(N-3-methylphenyl-N-phenylamino)triphenylamine(m-MTDATA)作为空穴传输层兼发光层主体、bathocuproine(BCP)作为电子传输层,制备了不同掺杂浓度的红荧烯发光二极管,并在20~300 K温度范围测量了器件的电致发光(electroluminescence,EL)及其磁效应.作为对比,还制备了不掺杂的激基复合物型器件和激子型器件.实验发现,在所有温度下,器件1(掺杂浓度为1%)中,系间窜越(intersystem crossing,ISC)过程会随偏置电流的增大而增强,该性质与激基复合物和激子型器件中ISC过程的电流依赖性相反,被称为反常电流依赖性;器件2(掺杂浓度为3%)中,这种反常特性只存在于室温,在更低温度(200 K)下消失;器件3(掺杂浓度为6%)中,任何温度下都不存在该反常现象.分析器件的能级结构和EL谱可知,ISC过程反常电流依赖性与多种激发态(包括激子和激基复合物)的共同调控作用紧密相关.深入分析器件中激发态间的能量转移和自旋翻转过程可知,大电流下,电场对三重激发态的解离作用抑制了激基复合物中反向系间窜越过程(reverse ISC,RISC)和红荧烯激子中的高能态RISC过程,从而增强了ISC过程.本研究有助于深入理解多种激发态共存体系中的微观演化过程.