【摘要】：有機π共軛材料憑借其低成本、低毒性、易合成等優(yōu)勢受到人們的廣泛關注。為了緩解能源與環(huán)境問題，他們已經(jīng)被應用于光電子和微電子器件，例如有機發(fā)光二極管（OLED），有機場效應晶體管（OFET）、有機光伏器件（OPV）以及有機傳感器。因此，從理論上深入理解這些材料的結構-性質(zhì)的關系，對于高性能、低成本的有機光電材料的合理設計具有重要的意義。 電子-振動（聲子）耦合在有機材料的各種光電過程中具有重要的作用。對于電荷傳輸材料，電聲子耦合可以分為局域和非局域兩種，局域耦合主要描述分子振動對分子位能的調(diào)控，而非局域耦合則描述晶格振動對分子間電子耦合的改變。近幾十年來，各種理論模型被開發(fā)并用于討論電聲子耦合對電荷傳輸機制與性質(zhì)的影響。人們對局域耦合已經(jīng)有了比較清晰的認識，其中主要討論局域耦合的模型與理論有Holstein小極化子理論以及Marcus電子轉移理論，它們已經(jīng)廣泛地被用于描述有機分子半導體材料的電荷傳輸性質(zhì)。但是隨著實驗學家在超純有機分子晶體中觀測到在很大的溫度范圍內(nèi)載流子遷移率與溫度的負指數(shù)關系后，非局域電聲子耦合日益受到理論物理、化學家廣泛地關注。Holstein-Peierls極化子模型以及動態(tài)無序理論對上述遷移率與溫度的關系的重現(xiàn)取得了一定的成功，但是非局域電聲耦合對電子波函數(shù)以及光譜性質(zhì)的影響知之甚少。本文基于三體Peierls極化子模型對其進行了討論，結果表明當非局域耦合非常強或電子耦合非常弱的時候電子波函數(shù)傾向于離域化，這與局域耦合的情況完全相反。而且非局域耦合同時能夠使能級劈裂（帶寬）增寬和變窄。另外，我們也將現(xiàn)有的理論與模型用于理解含吡嗪的n型有機半導體材料的電子傳輸性質(zhì)，結果表明雜原子的引入使得這類材料的弱相互作用增強，減小了電子耦合的波動。我們的理論研究表明它們的電荷傳輸行為既不能用小極化子跳躍機制描述也不能用帶傳輸機制描述。 另外，在二階含時微擾理論的框架下，我們推導得到了包含自旋-軌道耦合與非絕熱耦合的無輻射躍遷速率公式，并用于研究具有熱活化延遲熒光（TADF）性質(zhì)的純有機給-受體分子中的最低激發(fā)三重態(tài)（T1）到最低激發(fā)單重態(tài)（S1）的反系間竄越行為。我們的結果表明對于無金屬的有機發(fā)光材料而言除了S1-T1單三重態(tài)能差低層激發(fā)態(tài)的非絕熱耦合在反系間竄越過程中起到了主導作用。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN204;O621
【圖文】：

.2 有機分子晶體中主要的分子堆積形式：（A）沒有 π-π 重疊的魚骨狀分子之間具有 π-π 重疊的魚骨狀，（C）一維層狀 π 堆積以及（D）二維π 堆積無序：主要分為對角和非對角無序。對角無序指的是位能的波動，即單片段的 HOMO 或者 LUMO 能量的波動。結構缺陷以及雜質(zhì)都會帶來給這種無序。局域分子堆積的差異會使得分子所受到的來自周圍分子的極同，從而使得分子位能產(chǎn)生變化。在傳輸模型中可以通過位能的高斯分角無序進行考慮。非對角無序指的是相鄰分子之間的電子耦合的波動，主要來自于分子間的振動。溫度：在電荷傳輸行為中溫度是一個極其重要的因素，因為它能夠劃分理圖像，即帶傳輸、跳躍傳輸或者中間區(qū)域。對于超純的有機單晶，空遷移率常常是隨著溫度的升高而指數(shù)式的降低，即nT μ ∝。圖 1.3 呈場下萘單晶 a 軸方向的遷移率與溫度的關系。在極低溫度（3-15K）下

1.3 單晶萘的載流子遷移率與溫度的關系料—熱活化延遲熒光（OLED）的器件結構如圖 1.4 所示。OL電子和空穴分別從兩個電極中被注入到驅(qū)動下，載流子分別在對應的傳輸層中運形成激子（根據(jù)自旋統(tǒng)計規(guī)律，單三重態(tài)以輻射形式發(fā)光或者無輻射方式失活。

【參考文獻】

相關期刊論文 前1條

1 史清華;彭謙;孫少瑞;帥志剛;;藍光材料Ir(Ⅲ)配合物的磷光效率與光譜的振動關聯(lián)函數(shù)研究[J];化學學報;2013年06期

本文編號：2733991