有机半导体是具有半导体特性的有机功能材料,主要是一类包含π共轭结构的有机小分子和聚合物。与无机半导体相比,有机半导体具有重量轻、柔韧性好、取材广泛、结构可控等特点,因而成为制备大面积、低成本电子器件的首选材料,可广泛应用于电致发光器件、太阳能电池、场效应晶体管、自旋电子器件和传感器等诸多领域。由于有机半导体材料多为非磁性材料,所以在传统的观念中,有机发光器件的电流和发光特性不会受磁场的影响。直到2003年,J. Kalinowski小组首次报道了有机发光器件中的磁场效应。在施加与发光层平行的磁场时,器件的发光强度、电流以及量子效率均发生了不同程度的变化。从此,有机半导体材料和器件中的磁场效应逐渐引起人们的关注。这种磁场效应的强弱常用施加磁场前后电阻或电流的相对变化率表示,称为有机磁电阻。到目前为止,对有机磁电阻现象的实验研究已取得了很多新的进展。尽管有机半导体材料的分子特点、器件结构和工作条件等各不相同,但其磁电阻现象表现出一些共同的特点。基于这些实验现象和特点,理论研究工作者提出了很多不同的模型来阐释有机磁电阻效应的产生机理,但到目前为止,还难以达成统一的认识。电阻的磁场效应与载流子的注入、迁移、复合、衰变等过程都不无关系,是一种复杂的综合效应。但毋庸置疑,这种磁场效应与载流子的跳跃迁移和自旋取向密切相关。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迁移过程及其自旋取向的变化,对产生的有机磁电阻进行一些理论分析。论文的研究工作主要基于两方面的基础：一是载流子跳跃迁移过程的双格点模型,是从自旋电子哈密顿量出发,用薛定谔方程求解电子自旋状态的变化。全文内容安排如下：第1章：系统介绍了与本论文选题相关的背景资料,包括有机半导体材料的基本性质,有机半导体内的典型元激发,OLED的基本结构和发光原理,以及OLED磁场效应的实验与理论研究进展等。在此基础上给出本论文研究内容简介。第2章：重点介绍了不考虑磁场作用时,载流子在电场作用下迁移的典型理论,包括宏观的漂移-扩散理论,微观的M-A跳跃理论、Marcus理论,以及OLED中形成的空间电荷限制电流等。第3章：考虑磁场对电子运动状态的影响。给出了包括超精细作用和自旋轨道耦合作用在内的自旋电子哈密顿量。从此哈密顿量出发,基于量子力学的基本原理,推导得出电子自旋角动量随时间的变化,分析了磁场对自旋的影响效应。用简谐振动图像描述有机分子的振动,研究了磁场对电子能级和波函数局域长度的影响。第4章：考虑电子自旋反转对电流的影响。基于载流子在分子格点间的跳跃图像,得到载流子对的自旋态随时间的变化。将载流子对自旋态变化的理论应用于电子-空穴对的复合过程,在空间电荷限制电流框架下研究计算有机磁电阻,分析了超精细作用和自旋-轨道耦合作用的影响。第5章：对全文工作进行总结,指出了论文工作的不足,明确了进一步工作的方向。