有机光电器件中的磁场效应包括电流和发光的磁效应(即磁电导和磁致发光效应),是指器件的传导电流或发光强度在磁场作用下发生改变的现象。人们发现,在一些常规有机光电器件中,虽然没有任何磁性成分,却有很大的磁响应。这种奇特的现象引起了科学界的极大关注。其潜在的商业应用价值让许多的公司,企业不断加大投入到有机磁效应的研发上。经过科学界和工业界的共同努力,有机光电器件和有机磁效应已经进入了商业应用的前期。大量的理论成果不断涌现出来,包括大量线型不同或值不同的有机磁场效应。随着研究的不断开展,人们发现,采用不同的有机材料,不同的薄膜生长方式,不同的器件结构等等,就可以得到不同有机磁场效应。这一方面给有机磁场产效应的研究带来了一定的困难,另一方面也让人们看到了通过采用不同的方式最终实现对有机磁效应的调控成为可能。目前对于有机磁效应还没有形成统一的理论观点,对于不同的磁效应,研究者提出了一些与之对应的理论模型,如超精细相互作用模型、三重态激子-电荷反应模型(triplet-chagre annihilation,TQA)、三重态-三重态激子湮灭模型(triplet-triplet annihilation, TTA)等。总体上说,虽然目前对有机磁效应的研究取得了很大进步,但离完全的商业化应用还有很大的差距,还需要进一步的实验和理论研究。本文主要研究了以红荧烯材料(rubrene)为发光材料的有机光电器件的磁效应,包括磁致发光效应和磁电导效应。研究发现,在基于rubrene的有机光电器件中,无论是磁致发光,还是磁电导都出现了不同于基于A1q3的有机光电器件。经过分析人们认为,在红荧烯这类有机芳香烃材料中,其材料本身的特性容易产生另一种物理机制,即：单重态激子裂变(singlet exciton fission, STT)机制。本文对这种现象和物理机制作了详细的阐释,对TTA和STT这两个作用过程对OLED磁效应可能存在的不同影响做了相应的解释。本研究工作主要包括以下几点：(1)首先介绍了有机光电器件的国内外研究现状,以及有机磁场效应的研究背景。并运用有机分子束外延、共蒸发、热阻蒸发、基片清洗技术等制备OLED的手段制备了以下有机光电器件：参考器件、rubrene器件。并通过对这些器件在外磁场作用下的三重态-三重态激子对的湮灭过程以及单重态激子裂变过程的讨论,我们对实验结果进行了定性解释。(2)以红荧烯材料作为发光层生长了常规有机光电器件,测量了器件在15K≤T≤300K的温度范围内的磁致发光效应(即magneto-electroluminescence, MEL)。测量结果显示了rubrene器件的磁致发光曲线出现了不同于基于Alq3的有机光电器件(以下称参考器件)的奇特磁响应。在室温条件下,其MEL的低场值显著低于参考器件的低场值,在高场部分,随着磁场的增大,其MEL仍然保持迅速增加,直至～500mT依然没有出现饱和迹象。而参考器件在～50mT时MEL就开始出现饱和趋势。并且,rubrene器件的磁致发光高场效应对温度很敏感,随着温度的降低,器件的高场值迅速降低到零以下。而且其发光峰随温度的降低逐渐红移。考虑到rubrene材料的特点,结合超精细转化,TTA等物理机制,我们对rubrene器件的奇特磁响应作了定性的解释。(3)在对rubrene器件的磁致发光研究的基础上,我们进一步研究了器件的磁电导效应。经过分析发现,rubrene材料中的单重态激子裂变过程可能对器件的有机磁电导产生一定的影响。相较于参考器件,rubrene器件的有机磁电导在外加磁场的作用下表现为：在低磁场时先快速上升,当磁场达到～10mT时转为下降,直到～100mT后再次转为上升,但在所测量的范围内没有达到饱和。通过对其中各个机理的综合分析,我们认为此实验现象是由rubrene材料中超精细相互作用、TQA作用以及单重态激子裂变作用这三种机理共同作用的结果。(4)研究开发出了“一种高磁响应的有机发光二极管”,(专利号：201110269411,公开(公告)日：2011.12.21),本有机发光二极管器件对磁响应值相对较高,对温度不敏感,可以通过所述有机发光二极管的磁效应特性曲线来感应外界弱小磁场的存在及其变化等特性。