基于激子复合物（exciplex）的有机发光二极管（OLED）的外部量子效率：通过磁场效应揭示的发光机制

《Physical Review Applied》：External quantum efficiency of exciplex-based OLEDs: Emission mechanisms revealed by magnetic field effects

　　基于Exciplex结构的有机发光二极管（EX-OLEDs）包括界面异质结和体异质结器件。当使用相同的施主和受体材料制备时，体异质结器件的外部量子效率（EQE）通常高于界面异质结器件。尽管通过光致发光（PL）和瞬态PL研究发现这种更高的EQE是由于电子-空穴复合区域扩大所致，但其背后的其他原因仍然不明确。本文利用有机磁场（??）效应（OMFEs），包括磁致发光（MEL）、磁导率（MC）和磁效率（M???），来探索提高EQE的新机制。具体来说，低场效应（|??| ≤10???mT）下，界面和体异质结器件的MEL及M???现象均表现出由??介导的体系间跃迁（ISC）和反向体系间跃迁（RISC）特性。此外，虽然两种器件的低场MC效应都展现了??介导的ISC特性，但在相同注入电流条件下，体异质结器件的ISC幅度低于界面异质结器件。这说明，体异质结器件的RISC过程（从三重态EX3到单重态EX1）比界面异质结器件更为强烈，因为这些低场效应是由??介导的ISC和RISC过程共同作用的结果。此外，所有高场效应（10 <|??| ≤300???mT）下的OMFE现象均显示出??介导的三重态电荷湮灭（TCA）过程（从EX3到自由电荷EX3+??→S0+??′），但在相同注入电流条件下，体异质结器件的TCA幅度低于界面异质结器件，表明体异质结器件的TCA过程较弱。这是因为电子-空穴复合区域的扩大增加了施主和受体材料之间的分子间接触，从而提高了体异质结器件的复合效率，进而增加了EX3的数量并减少了自由电荷的数量，从而增强了RISC过程并削弱了TCA过程。尽管TCA过程减弱，但仍增加了EX3的数量，进一步增强了RISC过程，使得单重态/三重态比率提高，从而提升了器件的EQE。因此，这项工作不仅利用OMFEs揭示了体异质结器件具有更高EQE的新物理机制，还为高效体异质结EX-OLEDs的进一步发展奠定了基础。