磁场下有机分子晶体中极化子与三态激子的散射过程研究

摘要

2003年，JanKalinowski等人在Alq3中发现了有机磁致发光(OMEL)效应。此后，大量的实验也证实了这一现象。首先介绍一下有机发光的机制:正、负电荷从电极的两端注入，在有机材料中逐渐形成正、负极化子，同时由于电场的驱动作用，正、负极化子会碰撞、复合形成激子。根据自旋的不同组合情况，激子分为单态激子和三态激子。只有单态激子可以通过辐射跃迁发光，三态激子是不能直接发光的。但是三态激子具有较长的寿命，并且三态激子的比率要远大于单态激子的比率，理论上，它们各占激子总数的和。所以，三态激子就会有更大的几率与极化子发生散射碰撞过程。现有的理论结果已经证明，三态激子与极化子的散射会生成单态激子和极化子的激发态，它们都是可以直接发光的，因此这个散射过程有利于发光。现有的实验也观测到了正的OMEL效应，说明磁场也是有助于发光的，即磁场下可以直接发光的产物变多了。但是磁场下，三态激子和极化子的散射过程是否会让单态激子或极化子激发态的产率变大还一直没有被详细的研究过，本论文主要集中探讨这一个问题。
　　 在有机分子晶体中，我们考虑超精细相互作用，采用一维紧束缚近似的SSH哈密顿模型和非绝热的分子动力学演化的方法，计算了不同磁场下，一个自旋向下的负电极化子与一个自旋向上的三态激子的散射过程，找到了散射过程的主要产物。磁场的作用是产生能级的塞曼劈裂和调控超精细相互作用。我们的计算结果表明，随着磁场的增大，单态激子、极化子激发态的产率都会变大，这也的确证明了磁场会有利于发光。