单线态分裂可以规避光电转换中的能量损失, 从而提高光电转换效率。利用飞秒时间分辨瞬态吸收光谱技术研究了在不同激发条件下溶于甲苯溶液的红荧烯类似物 C38H24S2 的激发态动力学过程。在 550 nm 和 365 nm 光激发下, 激发单线态与基态分子发生碰撞, 分别在 8.2 ps 和 3 ps 时产生了关联的三线态激子对。但在 550 nm 光激发下未观察到独立的三线态激子信号; 而在 365 nm 光激发下, 关联的三线态激子对的诱导吸收信号发生了转移, 在探测波长 550 nm 附近观察到独立的三线态激子的吸收。在 460 nm 光激发下, 利用奇异值分解的方法在瞬态吸收光谱中观察到了单线态分裂过程。

在Si/SiO2衬底上使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制备器件介电层的修饰层，改善介电层界面质量并诱导有源层生长，从而提高有源层的结晶程度。通过 真空蒸镀法生长并五苯/红荧烯双层结构有源层，制备有机薄膜晶体管(OTFT)，并研究器件性能随红荧烯层厚度变化的情况。测试结果表明，修饰后的器件阈 值电压为-3.55 V，电流开关比大于105，迁移率达到0.0558 cm2/V?s，亚阈值摆幅为1.95 V/dec，器件总体性能得到改善。

红荧烯具有导电性好、吸收系数高等优良的荧光特性和半导体特性，是目前报道的单晶迁移率最高的材料，在有机光电器件中有很好的发展前景，受到科研人员的广泛关注。目前国内外主要采用真空蒸镀方法和溶液加工方法制备红荧烯晶体薄膜，采用各种制备工艺来提高红荧烯薄膜质量。本文在系统介绍红荧烯晶体薄膜制备工艺研究进展的基础上，归纳总结了掺杂种类/聚合物浓度、后处理工艺/实验温度等对红荧烯晶体性能的影响，简要概述了红荧烯薄膜在有机光电子器件应用研究中所取得的研究成果，最后展望了基于红荧烯晶体薄膜的光电器件的发展趋势。

为了获得低成本、高结晶度的红荧烯薄膜, 采用溶液加工的方法和聚合物界面修饰层研究了红荧烯薄膜的性质。首先, 通过旋涂方法在Si/SiO2衬底上先沉积一层聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为界面修饰层, 利用偏光显微镜(POM)、原子力显微镜(AFM)研究了PVP层表面形貌及粗糙度。接着在PVP上滴涂红荧烯溶液后固化烘干, 制备红荧烯晶体薄膜, 研究了不同PVP浓度和不同成膜温度下界面修饰层对红荧烯表面形貌的影响。然后, 利用X射线衍射(XRD)表征对比研究了薄膜的微观结构。最后, 分析了红荧烯晶体薄膜的生长机制。实验结果表明: 80~140 ℃及低浓度的PVP条件下能得到结晶度高、连续的红荧烯球晶, 并且温度升高时, 球晶尺寸变大。PVP作为界面修饰层有利于改善红荧烯的成膜性, 制备高结晶度的晶体薄膜。

利用原子力显微镜研究了二氧化硅衬底上红荧烯薄膜的生长及稳定性。在较低沉积速率下, 较低衬底温度时, 红荧烯分子有充足的扩散时间, 利于薄膜的横向生长, 形成连续性、均匀性较好的薄膜。快速蒸镀及较高衬底温度使红荧烯薄膜转变为纵向生长模式, 形成团粒状岛。横向生长的红荧烯薄膜在退火和空气中表现为亚稳特性, 随着退火温度的升高和空气中放置时间的延长, 红荧烯分子会自发地进行质量传输, 发生纵向转移, 转变为团粒状岛。获得了二氧化硅界面上红荧烯薄膜的生长及亚稳定机制模型。研究结果证明红荧烯分子与二氧化硅界面之间的作用力小于红荧烯分子间的作用力。

为了提高有机太阳能电池(OSCs)的性能, 增强器件在空气中的稳定性, 研究了TiO2薄膜作为阴极缓冲层对OSCs器件性能的影响。制备了结构为ITO/TiO2/C70/Rubrene/MoO3/Al的OSCs器件。首先, 通过测量器件效率, 考察了TiO2薄膜对Rubrene/C70电池的性能影响。接着, 通过控制TiO2薄膜厚度, 研究了TiO2厚度对器件性能的影响。实验结果显示, 当TiO2修饰层厚度比较薄时, 器件的各性能参数较低, 随着TiO2厚度的不断增加, 器件的各性能参数呈上升趋势; 当TiO2厚度为81 nm时, 器件的各性能参数达到最佳, 器件的功率转换效率为1.09%, 电流密度为2.55 mA·cm-2, 开路电压为0.88 V, 填充因子为48.69%; 当TiO2厚度继续增加时, 器件的各性能参数开始下降。对比没有TiO2阴极修饰层的器件, 最优时的Jsc、Voc、FF和PCE分别提高了37%、21%、17%和91%, 并阐述了性能提高的原因。

采用原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱仪(XPS)研究了氧化铟锡(ITO)/红荧烯(Rubrene)的形貌和表面、界面的电子态。AFM结果显示，ITO上的Rubrene膜有良好的均匀性。XPS结果表明：C1s谱有3个峰，位于282.50，284.70，289.30 eV，对应于C—Si、CO和C—C键。用氩离子束溅射表面，芳香碳对应的峰值逐渐增大，其他两个峰值迅速消失。随着表面O污染的去除，O1s峰先快速减弱然后逐渐增强。界面附近的O原子与C原子结合构成OC、C—O—C和醛基。In3d和Sn3d峰则缓慢增强，在界面附近峰值变得稳定。C1s、In3d、Sn3d谱峰都向低束缚能发生化学位移，表明ITO与Rubrene在界面发生了相互作用，形成一个互扩散层。

以联苯乙烯衍生物(4,4′-bis(2,2′-diphenylvinyl)-1,1′-biphenyl, DPVBi)和红荧烯(5,6,11,12-tetraphenylnaphthacene, Rubrene)分别为蓝色、橙色发射体, 通过超薄插入的方法在DPVBi中插入一层Rubrene制备了结构简单的非掺杂型蓝色、橙色混合有机电致发光器件(OLED)。结果表明, 器件电压对色度的影响规律随插入位置不同而变。当器件发光中以蓝色为主或以橙色为主时器件色坐标随电压的变化较小, 而当器件中蓝色和橙色发射成分较为均衡时色坐标随电压的变化较大。其原因可归于电压对蓝色和橙色发射具有不同的影响。

以典型发光材料——联苯乙烯衍生物(4,4′-bis(2,2′-diphenylvinyl)-1,1′-biphenyl,DPVBi)和红荧烯(5,6,11,12-tetraphenylnaphthacene,Rubrene)分别为蓝色、橙色发射体, 通过在DPVBi中插入一层超薄Rubrene制备了结构简单的非掺杂型白色有机电致发光器件, 得到了低压启动、效率和色度俱佳的白色发光器件。器件启亮电压为3.1 V, 最高电流效率为6.7 cd/A(流明效率5.5 lm/W或外量子效率2.8％), 器件色坐标达到理想的白平衡点(0.33,0.33)。理想白光的获得归因于通过调整NPB/DPVBi界面到Rubrene的距离, 实现了从DPVBi到Rubrene能量传递的最佳比例。

利用9,10-bis (2-naphthyl) anthracene (AND)掺杂rubrene 作为器件单一发光层,研制成功单层白光器件。器件在电流密度为140 mA/cm²时,电流效率达到5.93 cd/A;当电压为21 V 时,该器件达到最高亮度9300 cd/m²。器件发光色坐标为(0.32,0.40),且随着电压的变化发光色度始终处于白光区。这种器件的白色发射是来源于AND(蓝色发射)和rubrene(橙色发散)的混合发射。与此同时,AND 和rubrene 二者之间会发生F?rster 能量传递。