激基复合物有机发光二极管中系间窜越和反向系间窜越过程的非单调电流依赖关系*赵茜陈敬彭腾刘俊宏汪波陈晓莉熊祖洪†(西南大学物理科学与技术学院,微纳结构光电子学重庆市重点实验室,重庆400715)(2023年5月11日收到;2023年6月8日收到修改稿)激基复合物有机发光二极管(exciplex-basedorganiclight-emittingdiodes,EB-OLEDs)中自旋对态(spin-pairstates)的系间窜越(intersystemcrossing,ISC)和反向系间窜越(reverseISC,RISC)是重要的自旋混合过程.它们通常展示正常的电流依赖关系,即随电流的增大而减弱.本文利用磁电致发光(magneto-electrolumine-scence,MEL)作为指纹式探测工具,在具有不同电荷平衡的EB-OLEDs中观察到多种电流依赖的ISC和RISC过程.它们有趣的表现为:随着器件注入电流增大,非平衡器件中电流依赖的MEL曲线呈现从正常ISC(1—25µA)向反常ISC(25—200µA)过程的转换,而平衡器件中电流依赖的MEL曲线则展示从正常ISC(1—5µA)→反常RISC(10—50µA)→正常RISC(50—150µA)→反常ISC(200—300µA)过程的转换.通过拟合和解析MEL曲线,发现非平衡和平衡器件中的ISC和RISC过程随着电流增大都先增强后减弱.这些丰富而有趣的转换可归因于增大电流时自旋对态增加的数量与其减短的寿命之间的竞争.此外,平衡器件中的RISC过程比非平衡器件中的更强,从而导致平衡器件的外量子效率比非平衡器件的更高.显然,本文不但加深了对EB-OLEDs中电流依赖的ISC和RISC过程的理解,还为设计制作高效率EB-OLEDs提供了清晰的器件物理思路.关键词：激基复合物,磁电致发光,系间窜越,反向系间窜越PACS：72.80.Le,71.35.Ji,78.60.Fi,78.55.KzDOI:10.7498/aps.72.202307651引言在激基复合物有机发光二极管(exciplex-basedorganiclight-emittingdiodes,EB-OLEDs)中存在自旋对态(spin-pairstates)的两种重要演化过程.它们是单重态与三重态极化子对(singletandtripletpolaronpairs,PP1和PP3)和激基复合物(singletandtripletexciplexes,EX1和EX3)之间的系间窜越(intersystemcrossing,ISC)(PP1→PP3,EX1→EX3)和反向系间窜越(reverseISC,RISC)(PP1←PP3,EX1←EX3)过程[1−3].显然,这两种微观过程可以有效地调控这些单/三态的数量和比例.为了通过增大单/三态比例来提高器件的量子效率,需要很好地理解ISC和RISC过程的物理机制.最近,磁电致发光(magneto-electrolu-minescence,MEL)作为指纹式探测工具经常被用来研究EB-OLEDs中ISC和RISC过程的物理机制[4−6].这是因为ISC和RISC过程是高...
