喻骏达（湖南师范大学附属中学，湖南 长沙 410006）

有机电致发光器件的磁电导效应研究进展

喻骏达（湖南师范大学附属中学，湖南 长沙 410006）

有机电致发光器件能够在恒定外加偏压下，将通过器件产生的电流现象称为磁电导效应。由于发电器件对磁场非常敏感，一旦给器件施加偏压，器件的电流就会发生明显的变化。研究人员就可以根据实现测定的B-I1曲线计算出外加磁场的大小。由于有机电致发光器件中存在着复杂的激发态过程，所以，研发人员只有充分了解这些复杂的物理机制，才能够研发出更高校的器件。所以，本文将对有机电致发光器件的磁电导效应进行研究和说明，具有重要的意义。

有机电致发光器件；磁效应；三重态激子

1 研究背景

上世纪八十年代，C.W.Tang成功研发出了绿光荧光器件，让有机电致发光器件得到了快速的发展。随着世界各国研究人员不断研发有机荧光磷光材料，有效的提高了有机电致发光器件的发光亮度，使得有机电致发光器件逐渐进入到商业市场。有机电致发光器件同传统的LED和LCD器件相比，具备色彩鲜艳、对比度高、可制作成柔性曲面的数码产品等优点，因此，被二十一世纪广泛使用。所以，本文为了研究有机电致发光器件的磁效应，需要以器件的外磁场与器件内部的激子、载流子的传输等切入点，来了解有机电致发光器件的原理，有利于完善有机电子学方面的理论知识，设计出更加科学、合理的有机电致发光材料和器件结构。

2 有机电致发光器件发光的基本物理过程

有机电致发光器件的发光过程需要经历四个步骤，首先，需要保证载流子是直接从电极进入到器件中的。其次，观察载流子会在有机层中发生迁移。然后，载流子会在发光区域形成独特的激子。最后，激子一旦推激，人们就可以通过器件看见激子发出的光。研发人员为了保证器件的发光亮度，需要选择使用功函数高的阳极材料和功函数低的阴极材料来制作器件，当电子和孔穴传输到发光层后，由于科伦作用，两者之间的相邻分子就会在库伦作用下形成极化子对。然后再根据量子力学的知识，可以形成单重态极化分子和三重态极化子对。如果两者进一步缩小，两者就会直接进入到一个分子中，形成激子。

3 有机电致发光器件的磁电导效应的几种模式

3.1 超精细相互作用模型

2003年，Kalinowski等人在进行Alq3有机电致发光器件的磁效应研究时，发现了外加磁场增加到300mT的时候，有机电致发光器件的发光亮度将会随着磁场的增加而变亮，说明了磁场效应的强弱能够影响器件的发光亮度。因为，在有机物中氢原子核会形成一个超精细的BH磁场，当无外加磁场的时候，载流子的自旋具备不确定性。所以，很容易造成单重态与三重态的电子的孔穴发生对能相互转化，导致外加磁场能够抑制单重态激子数目的增加，更容易形成解离成载流子，使得器件中的电流增大，发生磁电导效应。

3.2 三重态激子—电荷反应模型

2007年，Desai等人对三重态激子的电荷作用规律模型进行了研究，发现了三重态激子的磁电导效应能够使得外加磁场变大，从而增加三重态激子的单重态转化概率，降低载流子的散射几率。Hu等人也认为载流子在注入非平衡的状态下，磁电导效应才明显，他提出磁场能够有效的加重三重态激子的单重态激子的转化，使得器件内部单重态激子的数目增加解离成二次载流子，从而产生出正磁电导效应。

3.3 双极化模型

2007年，Bobbert等人对外加磁场进行研究，认为外加磁场能够改变载流子的迁移率。因为，双极化子电子在孔穴中可以形成激子，它是载流子的传输节点，由于载流子之间充斥着库伦斥力，导致两者的能量处于不高的晶格节点上，最终形成单重态的双极化子。当无外加磁场时，氢原子核将受到超精细的作用影响，使得电子和孔穴都绕着它做拉莫旋进，然后随着超精细耦合场的方向转变，改变载流子的方向，使载流子占据节点形成电流。当节点中含有一个电子或者孔穴时，其他的电子或者孔穴只需要按照自旋转的方向就能够形成电流。当存在外加磁场时，器件内部的载流子不但会受到超精细耦合场的影响，还会受到外加磁场的影响，使得载流子趋向于超精细耦合场的方向做拉莫旋进，使得器件内部的载流子与外加磁场的旋转方向一致。如果晶格节点上还存在着载流子，那么其他的载流子就会选择绕开节点进行迁移，这种方式会造成载流子的迁移率变小，最终形成磁电导效应。

4 磁电导效应的研究进展

磁电导效应在2003年被研发出来后，受到了全世界专家的关注。但是，由于世界各国的专家在磁电导效应的研究上还不到位，导致磁电导效应产生的机理研究仍旧处于初级阶段。当前，研究人员只能够从定性的角度来研究磁电导模型，在研究电子、孔穴传输材料、器件结构等方面的时候，不同的研究人员将得出不同的研究成果，因此，导致研究结论相互矛盾，所以，目前，还没有哪一种模型能够清楚的解释所有的实验现象，无法说明有机功能层中载流子的自旋过程，电子的形成过程等机理。但是，由于磁效应中电流的变化在器件中非常明显，因此，研究人员可以通过给器件施加恒定偏压，来测量器件中的电流变化，从而得知磁场的大小。

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