【摘要】：有機發(fā)光分子材料是有機發(fā)光二極管(OLED)的重要組成部分,其發(fā)光性質(zhì)是決定OLED性能的重要參數(shù)。第一代OLED發(fā)光材料是傳統(tǒng)的熒光材料,傳統(tǒng)熒光材料利用的是單重態(tài)激子,根據(jù)量子統(tǒng)計,單重態(tài)激子與三重態(tài)激子的比例為1:3,因此這類材料的內(nèi)量子效率最高只能達到25%。第二代OLED發(fā)光材料是磷光材料,這類分子通過添加重金屬增大了單重態(tài)與三重態(tài)之間的自旋軌道耦合,單重態(tài)的激子可以通過系間竄越(ISC)到達三重態(tài),這樣可以充分利用單重態(tài)激子,該類材料的內(nèi)量子效率可以達到100%。但這類材料因為添加了重金屬,既昂貴又會對環(huán)境造成污染,因此有一定的弊端。近期,研究者提出了第三代OLED發(fā)光材料即熱活化延遲熒光(TADF)分子材料,該類材料是基于反系間竄越(RISC)的設(shè)計機制:單重態(tài)與三重態(tài)的能差足夠小,使處于三重態(tài)的激子可以通過RISC到達單重態(tài)進而發(fā)光。該類材料成本較低,且內(nèi)量子效率也可達到100%。目前,大部分的TADF分子是由給體(D)和受體(A)組成,本論文主要是從第一性原理出發(fā)研究影響D-A-D型熱活化延遲熒光分子(TADF)能差及發(fā)光效率的因素,主要研究內(nèi)容如下:(1)研究了影響D-A-D型TADF分子能差的因素。選取了phenyl(pyridin-4-yl)methano-ne作為受體部分,結(jié)合文獻報道的各種給體,設(shè)計了7個TADF分子。用最優(yōu)化泛函計算方法(OHF)計算了這7個分子的能差,通過比較這些分子前線軌道的軌道重疊度、自然電荷布局(NPA)、前線軌道能量,我們發(fā)現(xiàn)HOMO與LUMO的軌道重疊度隨著給體給電能力增強而減小。同時,我們發(fā)現(xiàn)能差的大小與給體的給電子能力存在線性關(guān)系。所設(shè)計的體系中三個分子具有小的能差,因此具有作為TADF材料的潛力。(2)通過密度泛函理論(DFT)與含時密度泛函理論(TD-DFT)研究了分子內(nèi)給體與受體之間的弱相互作用對D-A-D型TADF分子發(fā)光效率的影響。我們通過柔性掃描的方式發(fā)現(xiàn)DCBPY分子存在四種不同的構(gòu)象(A、B、C和D)。其中C和D構(gòu)象中均存在給體和受體間的分子內(nèi)相互作用,A和B構(gòu)象的能量略高于C和D構(gòu)象,A和B構(gòu)象的分子軌道、能級結(jié)構(gòu)及發(fā)光性質(zhì)比較類似,而C和D的性質(zhì)比較類似。通過比較,我們發(fā)現(xiàn)存在分子內(nèi)弱相互作用的C和D構(gòu)象的無輻射速率遠(yuǎn)小于不存在分子內(nèi)弱相互作用的A和B構(gòu)象,即分子內(nèi)給體與受體間的弱相互作用有利于分子發(fā)光。通過分子能級結(jié)構(gòu)及激發(fā)態(tài)動力學(xué)分析,我們認(rèn)為該分子的瞬時熒光主要由C和D構(gòu)象的發(fā)光貢獻的,而延遲熒光的機制可能存在兩種:一種是利用C和D構(gòu)象的三重態(tài)間的上轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的高激發(fā)態(tài)到第一單重激發(fā)態(tài)(S1)的反系間竄越,另外一種是利用A和B構(gòu)象實現(xiàn)反系間竄越,再通過S1勢能面到達C和D的S1態(tài),從而實現(xiàn)延遲熒光。(3)研究了分子間弱相互作用對TADF分子發(fā)光效率的影響。由于有機發(fā)光分子在器件中往往是處于聚集狀態(tài),分子間相互作用對其發(fā)光性質(zhì)可能存在重要的影響。為此,我們通過量子力學(xué)和分子力學(xué)相結(jié)合(QM/MM)的方法研究了AI-Cz分子固相下的電致發(fā)光性質(zhì),并同其在溶劑中的發(fā)光性質(zhì)進行了比較。研究結(jié)果表明:分子間相互作用會導(dǎo)致分子的能級結(jié)構(gòu)和躍遷屬性發(fā)生變化。相較于溶液下,分子在固相下系間竄越通道減少。同時分子間相互作用使S1的躍遷屬性發(fā)生了改變,從溶液中的CT態(tài)變?yōu)楣滔嘞碌腍LCT態(tài),進而輻射速率變大。在固相下分子給體與給體間的面外振動被抑制,進而無輻射減小。即分子間相互作用提高了分子的輻射速率,減小了無輻射速率。
【圖文】：

山東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章 前言發(fā)光二極管的器件結(jié)構(gòu)發(fā)光現(xiàn)象最初是由 Pope 教授于 1963 年在蒽中發(fā)現(xiàn)的[1]。1987VanSlyke 用真空蒸鍍法制成多層結(jié)構(gòu)的有機發(fā)光二極管(OLE極大提高，，此后 OLED 的器件結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了由單層到多層的發(fā)展器件、三層器件和多層器件[2-5]。近年來，OLED 器件因為優(yōu)展。圖 1.1 為 OLED 的基本構(gòu)造。

圖 1.2 激發(fā)態(tài)分子的失活途徑所看到的光通常為熒光或者磷光，熒光是指由自旋多重度相同的激發(fā)到基態(tài)的過程，它的壽命一般在納秒到微秒級別；磷光是指由三重激程，它的壽命一般在毫秒甚至可以達到秒的級別。
【學(xué)位授予單位】：山東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN383.1

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 YAO Liang;YANG Bing;MA YuGuang;;Progress in next-generation organic electroluminescent materials:material design beyond exciton statistics[J];Science China(Chemistry);2014年03期

本文編號：2603824