有机掺杂聚合物薄膜的光致发光及能量转移特性研究

摘要

有机/聚合物材料作为新一代固体发光和激光材料，由于具有巨大的应用前景，已成为当今物理、化学、材料科学以及光电子学等领域的交叉前沿和研究热点。而在该类器件中，掺杂材料体系正在成为被高度重视的研究热点，在获得低泵浦阈值的有机固态激光器件以及高效、多色发光的有机电致发光器件领域扮演着重要的角色。正因为如此，研究掺杂薄膜激发态能量转移及光致发光特性对于理解其中物理过程和指导器件性能优化具有重要意义。 本文制备了基于有机红光染料盐(反式)-4-[4'-(N-羟乙基-N-甲基氮基)苯乙烯基]-N-甲基吡啶碘化盐(简称ASPI)等材料的聚合物(PVK、PMMA)掺杂薄膜，利用稳态和瞬态光谱研究掺杂薄膜体系内能量转移及光致发光特性，实验观察到掺杂薄膜中主体材料的荧光强度和荧光寿命随着掺杂材料浓度的升高分别降低和变短，表明掺杂薄膜中存在从主体分子到掺杂染料分子的能量转移。根据Forster能量传递理论，用谱重叠积分简单估算出PVK:ASPI掺杂薄膜的能量转移临界半径和能量转移效率，理论值较好地与论文的实验结果符合。实验发现ASPI在高掺杂浓度薄膜体系内表现出较明显的浓度淬灭效应，通过采用串级能量转移的动力学结构，引入高量子效率的Alq3作为能量转移过渡体，实现了ASPI的高效发光。 最后，以PMMA:Alq3:ASPI掺杂薄膜体系为增益介质，制作了有机掺杂薄膜波导和以DBR、金属银为反射镜的平面微腔器件，研究了有机掺杂薄膜在波导和微腔结构中的光泵浦发光特性。实现了波导以及微腔内掺杂薄膜体系的自发辐射光放大(ASE)。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章有机发光材料和器件的研究背景

1-1引言

1-2有机电致发光的研究历程

1-3有机半导体激光器研究历程

1-3-1有机半导体材料

1-3-2有机半导体激光器微腔结构

1-4本文所做的工作

参考文献

第二章激发态光物理过程与能量传递

2-1引言

2-2激发态的产生与衰减

2-3荧光寿命测定的现代方法

2-3-1荧光寿命测定

2-3-2荧光寿命测定中的数据处理

2-4能量传递的基本理论

2-4-1库仑转移机制-F(o)rster理论

2-4-2电子交换转移机制-Dexter理论

参考文献：

第三章有机掺杂聚合物薄膜的能量传递特性研究

3-1引言

3-2有机染料盐ASPI的线性光学特性

3-3有机染料盐ASPI掺杂PVK薄膜的能量传递

3-3-1 ASPI:PVK薄膜的制备

3-3-2 ASPI:PVK薄膜的稳态光谱

3-3-3 ASPI:PVK薄膜的瞬态光谱

3-4有机染料盐ASPI掺杂Alq3薄膜的能量传递

3-4-1 ASPI:Alq3薄膜的制备

3-4-2 ASPI:Alq3薄膜的稳态光谱

3-4-3 ASPI:Alq3薄膜的瞬态光谱

3-5 ASPI:Alq3:PVK掺杂薄膜的能量转移

3-5-1 Alq3:PVK薄膜的稳态光谱

3-5-2 Alq3:PVK薄膜的瞬态光谱

3-5-3 ASPI:Alq3:PVK掺杂薄膜发光特性

3-6小结

参考文献

第四章染料盐掺杂薄膜波导及微腔的光泵发光特性研究

4-1引言

4-2 ASPI:Alq3:PMMA 薄膜的边发射特性

4-2-1样品制备

4-2-2测试及结果分析

4-3 ASPI:Alq3:PMMA薄膜的微腔发射特性

4-3-1样品制备

4-3-2测试及结果分析

4-3-3对波导和微腔实验的一些思考

4-4 小结

参考文献

第五章总结和展望

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢