有机半导体材料质量轻、柔韧性强,材料来源广泛,分子结构易于控制,容易形成大面积薄膜,是制作低成本电子器件优先考虑的材料,在有机发光器件中获得了广泛的研究与应用。有机半导体发光材料为非磁性材料,有机发光器件是由非磁性材料组成的,但施加外磁场可以使通过器件的电流和发光强度发生变化,产生有机磁场效应。一般地,可以用施加磁场前后器件电阻的相对变化率来表示这种效应的强弱,称为有机磁电阻。自从发现了有机发光器件中存在磁场效应以来,研究人员对这种磁场效应做了大量的实验和理论研究工作。实验研究表明,有机磁电阻在高磁场下趋近于一定的饱和值,在低磁场下呈现出一定的极大值或极小值。对于这种现象产生的原因,理论研究工作者给出了很多不同的解释。然而截至到现在,对这一现象的产生原因还没有形成统一的认识。有机发光材料的磁场效应和其中的载流子注入、复合、迁移、衰变等过程紧密相关,是这些过程产生的复杂磁效应的综合体现.但是不可否认的是,这种效应与载流子的跳跃迁移和自旋取向的变化有着密切的联系。本文以有机电致发光器件为研究背景,主要基于载流子在有机半导体材料中的跳跃迁移过程及其自旋取向的变化,在量子理论的基础上对有机半导体发光材料中载流子迁移过程的磁场效应进行模拟,建立了一个有机磁电阻的计算模型,在0～1000mT的磁场范围内计算分析了有机磁电阻的特点及其形成原因。主要研究内容和结果如下：(1)基于双分子格点模型,用M-A方程描述电子的跳跃过程,用包含电子轨道运动、自旋运动和分子振动及局域超精细作用的哈密顿量描述电子的能级和自旋状态,假定跳跃前后电子的自旋取向不变,跳跃电子与目标位置的占据态电子自旋取向相反,研究分析电子在双分子间可能的跳跃过程和跳跃频率,通过跳跃频率的相对变化得到有机磁电阻的表达式。(2)考虑磁场对分子振动频率的影响,在与磁场垂直的平面极坐标中,将薛定谔方程变换为合流超几何方程,得到电子能级和波函数的精确解。研究表明,施加磁场后,多重能级简并被解除,磁场越强,中心能量越大,能级劈裂也越大,当磁场满足一定条件时,导致相邻能级间发生能量交叠。波函数的具体计算比较复杂,本文用距离平方的平均值代替基于波函数的复杂计算,给出了局域长度的估算公式。可以看出,分子的等效振动频率随磁场的增强而增大,波函数的局域长度相应地减小,导致波函数的交叠程度降低。有机分子越大,其振动频率ω0就越小,这种影响就越显著。(3)对电子自旋和局域核自旋组成的复合自旋系统,将局域核自旋取为1/2,考虑外磁场和局域的超精细场对电子自旋的影响,得到电子的自旋劈裂能级和状态分布。在磁场作用前,若电子自旋和局域自旋方向相同,则电子的自旋状态不随时间变化；若电子自旋和局域自旋方向相反,则电子自旋状态会随时间发生变化,电子自旋能级产生劈裂。各劈裂能级上电子自旋态的分布几率可以用三个几率密度P1、P2和P3表示,P1+P2+2P3=1。(4)将电子自旋和局域环境自旋看作一个复合系统,将电子跳离分子格点的过程看作一个退纠缠过程,用非纠缠终态下,退纠缠过程初态电子自旋态密度的平均值定义了一个退纠缠过程参量,7,并通过详细推导得到η的一般表达式。η的大小表征退纠缠过程中纠缠作用的强弱,它随时间的周期性变化受外磁场和超精细作用的调制,其平均值在低场区出现一个极小值,在高场区趋于饱和。超精细作用越强,低场极值对应的磁场Bmin越大,,7随磁场趋于饱和的过程越平缓。(5)考虑分子振动、超精细作用、自旋能级劈裂、自旋反转及电子和局域环境自旋的纠缠作用对电子跳跃过程和M.A跳跃频率的影响,建立了有机磁电阻计算模型,计算并分析了有机磁电阻的影响因素。计算结果表明,超精细作用强度影响低场磁电阻,分子振动频率通过局域长度影响高场磁电阻。在低场区有机磁电阻存在一个极大值,磁电阻极大值对应的磁场值Bmax随超精细作用强度的增大而减小。Umax还与自旋反转和纠缠作用有关,自旋反转在低场区内对有机磁电阻的影响较大,在高场区其影响逐渐减弱,直至消失。纠缠作用对有机磁电阻的影响体现在计算的整个磁场范围内,在低场区,自旋纠缠作用是导致有机磁电阻低场极值的根本原因,在高场区,自旋纠缠作用使有机磁电阻由正变负。