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介电常数和离子迁移率对发光电化学电池的影响

发光电化学电池(LEEC)是用于显示和固态照明的低成本而有应用前景的器件。这些器件利用离子和电子的组合运动,可以像电容器一样充电,同时呈现类似于发光二极管的发光特性。电荷的相互作用可以改变其物理性质,从而调控点成性能。
这种相互作用的一个例子是介电常数(ε)对光发射的竞争性影响。从Langevin复合方程可以得知,可导致发光的电子 – 空穴复合的速率与ε成反比。这表明低介电常数将使光输出最大化。但是,更大的电流也会增强发射。在LEEC中,电荷注入通过在电极处产生电双层形成(EEDL)的电场的离子的运动而强烈地增强。这最终导致折衷:因为小离子在电极处密度更大,从而促进高电荷注入,但大离子具有更小的ε,从而直接提高了发射效率。

介电常数和离子迁移率对发光电化学电池的影响

美国德州大学达拉斯分校的Jason Slinker教授课题组通过改变在LEEC中与阳离子铱络合物发射体配对的负离子的尺寸,研究了这对介电常数的竞争性影响。他们利用交流测量的等效电路建模来提取每个离子膜的介电常数。当他们用这些材料制造发光器件时,他们注意到PF6-离子(中等尺寸的离子使得离子迁移率与中间介电值平衡)的性能达到最大化。
计算模拟的结果也证实,当离子迁移率和介电值取得平衡时性能最优。总的来说,这个结果可以作为工程LEECs优化性能的指导。


原新闻稿发表在Advanced Science News, 链接为:http://www.advancedsciencenews.com/effect-dielectric-constant-ion-mobility-light-emitting-electrochemical-cells/

研究论文发表在 ChemPlusChem, 2018, 10.1002/cplu.201700500

链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cplu.201700500/full,

作者:Dr. Lyndon D. Bastatas, Matthew D. Moore and Prof.Jason D. Slinker*


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