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在有机电子学领域,有机金属配合物作为有机半导体材料中很重要的一类受到了人们的广泛关注。本论文以有机金属Cu、Ir、Ga配合物为核心材料,对有机光电子器件(包括有机发光二极管、光伏器件和光探测器)的器件物理进行了研究,目的在于改善它们的性能。
以[Cu(DPEphos)(Dicnq)]BF4为黄光发射成分,首次制作了基于铜配合物的白光器件。为了提高[Cu(DPEphos)(Dicnq)]BF4黄光器件的性能,采用了铱配合物(FIrpic)敏化[Cu(DPEphos)(Dicnq)]BF4的方法。这种磷光材料敏化磷光材料的方法使器件的性能得到显著改善。利用时间分辨光谱技术对敏化机制进行了研究。在此基础上又制作了白光器件。
采用磷光铱配合物(FIrpic)和荧光材料(TBPe)共掺杂的方法制作了蓝光器件,与FIrpic单独掺杂的器件相比,器件的效率和发光色纯度都得到了改善。由于TBPe的单重态能级比FIrpic的三重态能级高,通过调节二者的掺杂比例可以调控二者间的能量传递进而同时获得两种材料的发射,使器件的性能得到提高。
以FIrpic和(btp)2Iracac作为蓝光和红光发射材料,采用高效的铱配合物[Ir(dmoppy)3]作为非掺杂的绿光发射小薄层,通过调节Ir(dmoppy)3层的厚度,获得了高效的白光器件。原子力显微镜照片表明,Ir(dmoppy)3的小薄层为不连续的岛状结构,而CBP薄膜是一种高低起伏的非平面结构。当Ir(dmoppy)3沉积到CBP和BCP层之间时,在界面位置会形成一层CBP和BCP共掺杂Ir(dmoppy)3的小薄层。
采用镓配合物(Gaq3)和m-MTDATA分别作为受体和给体制作了高效率的平面异质结结构的紫外光伏器件。在此基础上,制作了体异质结结构的紫外光探测器。在1.2 mW/cm2的365 nm紫外灯辐照下,器件的灵敏度达到338 mA/W。通过薄膜的光致发光光谱分析,发现器件中Gaq3激子和界面激基复合物的辐射跃迁是光生载流子损失的最主要的途径。