磁场作用下Fe电级对有机电致发光器件性能影响的

　　引言
　　有机电致发光器件的发光机理是注入的电子和空穴在发光层中形成复合激子而发光。而费米能级的量子数为1/2，所以电子和空穴复合形成激子的单线态与三线态数目比例为1：3。根据泡利不相容原理，单线态的激子能够直接跃迁到基态发光，而三线态的激子不能使用Co作为自旋极化层，在450奥斯特的外加磁场下，反向电场驱动时器件的发光效率增加了20%。文章试图采用Fe来替代Co作为有机电致发光器件的自旋极化层，并在自旋极化层与阴极之间插入一层电子注入层LiF制作了有机发光器件，通过外加磁场的调制，来研究Fe电级对有机电致发光器件性能影响。达到利用外部磁场来改变电子的自旋态，提高单线态激子的比率，进而提高器件发光效率的目的。
　　1 器件的制备与结构
　　器件的制备过程：首先用洗涤剂除去已经刻蚀好的ITO玻璃片表面的油脂，用去离子水、丙酮、酒精、去离子水中依次20分钟的超声清洗，用高压氮气吹干清洗干净的ITO玻璃片之后，在紫外灯的照射下用臭氧处理10分钟；其次，旋涂空穴注入层PEDOT：PSS（约20nm），在温度为140℃真空干燥箱中干燥1小时，旋涂发光层MEHPPV（约100nm），在温度为140℃真空干燥箱中干燥10分钟，最后在真空镀膜机中蒸镀自旋极化层Fe、电子注入层LiF和金属阴极Al[3]。因为1nm的LiF对于器件性能提高最大，所以制作的器件LiF的厚度都为1nm。
　　制作了如下两个器件：
　　（a）ITO/PEDT：PSS（20nm）/ MEHPPV（100 nm）/LiF（1 nm）/Al
　　（b）ITO/PEDT：PSS（20nm）/ MEHPPV（100 nm）/Fe（1 nm）/LiF（1 nm）/Al
　　2 结果与讨论
　　图1为器件（a）和器件（b）的电致发光光谱，从测试图上可以看出：在无外加磁场的作用下，Fe作为自旋极化层对于器件的发光峰并无影响，其主发光峰仍然为580 nm左右，但是器件的发光强度有所增加。
　　图1 为器件（a）和器件（b）的电致发光光谱
　　为了进一步研究磁场作用下Fe电级对有机电致发光器件性能的影响，制作了如下三组器件：ITO/PEDT：PSS（20nm）/ MEHPPV（100 nm）/Fe（0，1，3，10nm）/LiF（1 nm）/Al
　　在测试过程中，磁场方向需要与载流子注入方向垂直。图2为对于上述4种结构的器件分别测量其电流密度-电压（J-V）关系曲线和亮度-电压（L-V）关系曲线。
　　图2 为磁场调制下，不同结构器件的电流密度-电压关系曲线
　　和亮度-电压关系曲线
　　从测试图上可以看到在不同磁场强度的作用下，自旋注入层厚度在1nm、3nm和10nm时器件的亮度和电流密度均有所不同，亮度和电流密度均有提高。随着自旋注入层厚度的增加，在相同磁场调制下，流过器件的电流密度增加，但是亮度却逐渐减小。而自旋注入层厚度在1nm的器件其亮度值最大。在50mT的磁场调制下，器件最大亮度达到7210cd/m2；对于自旋注入层厚度在3nm的器件，器件最大亮度降到了4990cd/m2；而对于自旋注入层厚度在10nm的器件，几乎不发光。
　　3 结束语
　　通过研究了不同厚度自旋极化层对器件性能的影响，验证了在常规聚合物有机电致发光二极管中引入Fe作为电子自旋极化层，能够有效地提高器件的性能。达到了利用外部磁场来改变电子的自旋态，提高单线态激子的比率，进而提高器件发光效率的目的。实验表明：1nmFe自旋注入层的有机电致发光器件效果较好，当Fe膜的厚度继续增加时，会使电子注入困难，器件几乎不发光。
　　参考文献
　　[1]黄春辉，李富友，黄维.有机电致发光材料与器件导论[M].上海：复旦大学出版社，2005.
　　.
　　[3]谷洪亮.ZnS：Mn纳米颗粒的制备及在电致发光中的应用[D].北京交通大学，2010.