Niederfeld-Spinpaardynamik in organischen Leuchtdioden

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:	Primary Publication
Date:	14 March 2022
Referee:	Prof. Dr. John M. Lupton
Date of exam:	16 December 2021
Institutions:	Physics > Institute of Experimental and Applied Physics > Chair Professor Lupton > Group John Lupton
Keywords:	OLEDs, Magnetresonanz, Radikalpaarmechanismus, organische Halbleiter, Licht-Materie-Wechselwirkung, Hyperfeinwechselwirkung, spinabhängige Rekombination
Dewey Decimal Classification:	500 Science > 530 Physics
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	51882

Abstract (German)

Organische Halbleiter weisen Magnetfeldeffekte auf, welche sich im Rahmen des Radikalpaarmechanismus der spinabhängigen Rekombination von Ladungsträgerpaaren beschreiben lassen. Zu seiner Überprüfung und Visualisierung eignet sich die Magnetfeldabhängigkeit der Leitfähigkeit und der Elektrolumineszenzintensität organischer Leuchtdioden (OLEDs). Anhand von statischen sowie resonanten ...

Abstract (German)

Organische Halbleiter weisen Magnetfeldeffekte auf, welche sich im Rahmen des Radikalpaarmechanismus der spinabhängigen Rekombination von Ladungsträgerpaaren
beschreiben lassen. Zu seiner Überprüfung und Visualisierung eignet sich die Magnetfeldabhängigkeit der Leitfähigkeit und der Elektrolumineszenzintensität organischer Leuchtdioden (OLEDs). Anhand von statischen sowie resonanten Magnetfeldeffekten wird gezeigt, wie Widerstand und Elektrolumineszenzintensität von OLEDs durch die Hyperfeinwechselwirkung und durch äußere Magnetfelder bestimmt werden. Die Magnetfeldeffekte zeigen anisotropes Verhalten, welches umfassend charakterisiert und in den Kontext der Radikalpaarhypothese für den Magnetsinn von Zugvögeln gesetzt wird. Magnetresonanzexperimente erlauben Rückschlüsse auf die Stärke der Hyperfeinfelder in den verwendeten Materialien sowie die Bestimmung ihrer Rolle in nichttrivialen Bereichen der Licht-Materie-Wechselwirkung. Im Regime geringster Anregungsfrequenzen tritt dabei ein quasistatischer Magnetfeldeffekt auf, welcher experimentell untersucht und numerisch modelliert wird. Abschließend werden Experimente vorgestellt, welche Hinweise auf das Auftreten von Magnetresonanz bei geomagnetischen Feldern liefern.

Translation of the abstract (English)

Magnetic-field effects in organic semiconductors can be rationalized by the radical-pair mechanism of spin-dependent recombination of charge-carrier pairs. This mechanism can be scrutinized experimentally and visualized by the magnetic-field dependence of the resistance and electroluminescence of organic light-emitting diodes (OLEDs). Static and resonant magnetic-field effects demonstrate how the ...

Translation of the abstract (English)

Magnetic-field effects in organic semiconductors can be rationalized by the radical-pair mechanism of spin-dependent recombination of charge-carrier pairs. This mechanism can be scrutinized experimentally and visualized by the magnetic-field dependence of the resistance and electroluminescence of organic light-emitting diodes (OLEDs). Static and resonant magnetic-field effects demonstrate how the OLED device characteristics are determined by both the hyperfine interaction and by external magnetic fields. The striking angular anisotropy displayed by the magnetic-field effects is explored by experimental and theoretical means and set into the context of the radical-pair hypothesis of avian magnetoreception. Magnetic-resonance experiments allow the hyperfine interaction strengths to be characterized in the materials investigated as well as revealing the role of hyperfine coupling in the regime of non-trivial light-matter interactions. Employing ultra-low excitation frequencies, a quasistatic magnetic-field effect is identified, characterized experimentally, and modelled numerically. Finally, experiments indicating the presence of magnetic-resonance phenomena at geomagnetic field strengths are presented.

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