【摘要】：近年,基于純有機(jī)分子的熱活性延遲熒光(TADF)材料受到了廣泛的關(guān)注。在最低單重激發(fā)態(tài)(S1)和三重激發(fā)態(tài)(T1)的能隙非常小時(shí),TADF材料能夠?qū)崿F(xiàn)有效的T1到S1的反系間竄越(RISC),從而實(shí)現(xiàn)理論上最大的內(nèi)量子效率100%。實(shí)驗(yàn)上報(bào)道的TADF分子大部分都是給體(D)-受體(A)結(jié)構(gòu),其中D和A單元的改變會(huì)使材料的性質(zhì)發(fā)生很大的變化,例如:發(fā)光顏色的改變,效率的提高,完全相反的性質(zhì)等。運(yùn)用量子化學(xué)計(jì)算方法,從本質(zhì)上探討TADF的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間的關(guān)系,對(duì)于指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)上合成有效的TADF材料具有重要意義。本論文以實(shí)驗(yàn)報(bào)道的TADF有機(jī)分子為基礎(chǔ),通過分子結(jié)構(gòu)修飾設(shè)計(jì)了一系列高效TADF小分子,并通過量子化學(xué)計(jì)算預(yù)測(cè)了相關(guān)性質(zhì)。以實(shí)驗(yàn)報(bào)道的結(jié)構(gòu)相似、性質(zhì)不同的TADF有機(jī)小分子為研究對(duì)象,深入分析了決定分子具有TADF性質(zhì)的關(guān)鍵因素。特別的是,本文中使用可調(diào)控長程泛函方法更為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)了TADF分子的光電性質(zhì)。主要內(nèi)容如下:1.目前報(bào)道的大部分TADF有機(jī)分子都是一維或者二維D-A構(gòu)型,通過改變D或A單元找到一個(gè)合適的組合,使設(shè)計(jì)的分子具有更好的TADF性能。包含三苯胺和二氰基吡嗪的空間三維結(jié)構(gòu)D-A型TADF分子首次被報(bào)道,引起了我們的興趣�；诖�,我們通過引入不同的D單元和增加共軛鏈長度設(shè)計(jì)了一系列TADF分子。并利用量子化學(xué)方法對(duì)它們的結(jié)構(gòu)、軌道、吸收光譜、單重激發(fā)態(tài)-三重激發(fā)態(tài)能隙(ΔEST)、熒光輻射速率常數(shù)及電子和空穴重組能等性質(zhì)進(jìn)行了計(jì)算。結(jié)果表明:合理的增加共軛鏈長度或者選擇一個(gè)合適的D和A單元組合是降低ΔEST數(shù)值的有效方式。2.2016年,兩個(gè)純藍(lán)色的三苯基硼衍生物TADF分子被報(bào)道。不同于傳統(tǒng)的TADF分子,這兩個(gè)分子通過硼原子和氮原子之間的共振效應(yīng)實(shí)現(xiàn)HOMO和LUMO分離�；诒粓�(bào)道的分子(DABNA-1),我們通過在硼的對(duì)位引入不同的取代基團(tuán)設(shè)計(jì)了分子1-4,試圖在保持分子的發(fā)射波長在小的范圍內(nèi)變化的同時(shí),通過引入取代基團(tuán)來提高分子的TADF性能。使用密度泛函理論計(jì)算的結(jié)果表明,設(shè)計(jì)的分子1-4的ΔEST小于母體分子DABNA-1,其振子強(qiáng)度和熒光輻射速率均高于母體分子,且其發(fā)射波長的變化范圍也很小,從而預(yù)測(cè)所設(shè)計(jì)分子具有更高的TADF性能。3.在大多數(shù)報(bào)道中,TADF分子的研究主要關(guān)注D和A基團(tuán)的改變。一些研究工作表明,把苯環(huán)引入D和A單元之間,會(huì)明顯增加它們的外量子效率。在此,苯環(huán)起到橋連作用。但是,在TADF材料中,對(duì)于橋連基團(tuán)的研究很少。因此,在本章中,基于擁有高的外量子效率(24%)和低的效率滾降的4-苯甲酰吡啶及咔唑TADF分子(DCBPy),通過改變苯環(huán)的個(gè)數(shù)和連接方式設(shè)計(jì)了一系列分子。通過對(duì)它們?cè)诨鶓B(tài)和最低單重激發(fā)態(tài)結(jié)構(gòu)比較和對(duì)重組能、軌道分布、ΔEST、熒光輻射速率(kr)、以及更高單、三重激發(fā)態(tài)的自旋軌道耦合(SOC)強(qiáng)度等參數(shù)的分析,我們發(fā)現(xiàn)引入連接橋可明顯增加它們的kr和SOC數(shù)值。4.長期以來,對(duì)于TADF分子設(shè)計(jì)的原則一直強(qiáng)調(diào)分子要有比較好的HOMO和LUMO分離。除此之外,對(duì)于其它參數(shù)的影響還沒有明確地指出。因此,在本章中,我們選擇了結(jié)構(gòu)相似的硼氧雜蒽類分子,它們具有相同的A單元,不同的D單元。針對(duì)它們雖然都具有好的HOMO和LUMO分離,但一個(gè)具有TADF性質(zhì),另一個(gè)沒有TADF性質(zhì)的現(xiàn)象,進(jìn)行了深入的理論分析。好的HOMO和LUMO分離并不能決定分子的TADF性質(zhì)。通過對(duì)兩個(gè)分子其它光物理性質(zhì)的比較,進(jìn)一步確定了決定分子具有TADF性質(zhì)的主要因素,小的ΔEST和強(qiáng)的SOC。除此之外,S1和S0之間的能隙以及最小能量交叉點(diǎn)結(jié)構(gòu)改變對(duì)于RISC過程也非常重要。另外,我們結(jié)合更高激發(fā)態(tài)的自然躍遷軌道(NTO)和能級(jí)大小,以及SOC數(shù)值對(duì)可能潛在的RISC渠道進(jìn)行了推測(cè)。
【圖文】：

第1章 前 言言發(fā)光二極管（OLED）在平板顯示和日常照明方面具有廣泛的應(yīng)用。可，筆記本電腦，數(shù)碼攝像機(jī)等。相比于液晶顯示，OLED 具有更好的性應(yīng)速度快，清晰度高，，色彩逼真，低成本等[1-3]。自從 1987 年，Tang 和 了第一個(gè) OLED 器件，許多高性能的有機(jī)發(fā)光材料相繼被報(bào)道，這在很LED 材料的快速發(fā)展。至今為止，OLED 材料的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了三個(gè)主光材料，包含重金屬元素的磷光材料，以及純有機(jī)小分子的延遲熒光材

而不能利用三重態(tài)激子（T1）。因此，基于傳統(tǒng)熒光材料的 OLED 的最大內(nèi)量子效率（IQ只能達(dá)到 25%[4, 9, 10]。盡可能多的利用不發(fā)光的三重態(tài)激子，打破理論上的量子效率極限可以提高 OLED 的效率。研究表明,基于有機(jī)金屬配合物的第二代磷光材料構(gòu)建的 OLE成功地獲得了比較高的效率，這主要?dú)w于強(qiáng)的自旋軌道耦合作用實(shí)現(xiàn)了由 T1態(tài)到 S0態(tài)磷光發(fā)射[11-19]。例如，元素 Pt，Ir，Ru 等重金屬效應(yīng)產(chǎn)生的較大的自旋軌道耦合作用能實(shí)現(xiàn)有效的單重態(tài)到三重態(tài)的系間竄越（ISC），這使得所有的單重態(tài)和三重態(tài)激子都?jí)虮焕肹20, 21]。因此，基于金屬配合物磷光材料構(gòu)建的 OLED 最大能夠獲得理論上的 100IQE[22, 23]。但是，重金屬的價(jià)格比較貴，有毒性，污染環(huán)境,并且在地球上的儲(chǔ)量有限，些不利因素對(duì)于在商業(yè)上的大批量生產(chǎn)和應(yīng)用很不利。所以，尋找低成本，安全的替代料對(duì) OLED 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是至關(guān)重要。近幾年，純有機(jī)小分子的 DF 被公認(rèn)為第三代 OLE材料,受到了研究者的廣泛關(guān)注[24-39]。然而，在很早以前，這種延遲熒光現(xiàn)象就已經(jīng)被發(fā)了。圖 1.2 中展示了 DF 材料發(fā)展過程中重要的代表產(chǎn)物和時(shí)間。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O621.22

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王俊生;許文海;陳維山;黎堅(jiān);;基于電子回流理論的植物延遲熒光來源理論與實(shí)驗(yàn)研究(英文)[J];激光生物學(xué)報(bào);2007年06期

2 劉忠范;;分子篩限域碳點(diǎn)實(shí)現(xiàn)超長壽命熱活化延遲熒光[J];物理化學(xué)學(xué)報(bào);2018年01期

3 張玲瑞;邢達(dá);王俊生;曾禮漳;李強(qiáng);;植物光誘導(dǎo)延遲熒光的紫外輻射環(huán)境脅迫監(jiān)測(cè)[J];光電子.激光;2007年07期

4 何桂營;匡卓然;王嫻;宋宏偉;郭前進(jìn);夏安東;;溶劑極性對(duì)D-A-D型延遲熒光分子電荷轉(zhuǎn)移激發(fā)態(tài)的調(diào)控[J];中國科學(xué):化學(xué);2018年02期

5 王俊生;邢達(dá);許文海;;植物光合能力檢測(cè)中延遲熒光誘導(dǎo)參數(shù)優(yōu)化[J];光電子.激光;2007年12期

6 晉衛(wèi)軍，陳素娥，樊艷平，劉長松;吡哌酸的固體表面－延遲熒光法研究[J];高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報(bào);1995年03期

7 曾禮漳;李哲;;植物光誘導(dǎo)延遲熒光測(cè)量的影響因素研究[J];激光生物學(xué)報(bào);2012年03期

8 王俊生;邢達(dá);許文海;陳維山;;植物延遲熒光與光合能力相關(guān)性的理論與實(shí)驗(yàn)研究[J];光電子.激光;2007年07期

9 柯珂;陳嘉雄;張明;王凱;史益忠;林慧;鄭才俊;陶斯祿;張曉宏;;通過擴(kuò)展LUMO分布提高熱激活延遲熒光材料的性能（英文）[J];Science China.Materials;年期

10 李瑛;許文海;;延遲熒光強(qiáng)度及光譜分析技術(shù)在逆境光合生理檢測(cè)中的應(yīng)用[J];吉林農(nóng)業(yè);2010年11期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 李久艷;李德利;董瑞志;;藍(lán)光熱致延遲熒光材料及其白光有機(jī)電致發(fā)光器件[A];第十五屆全國光化學(xué)學(xué)術(shù)討論會(huì)會(huì)議論文集[C];2017年

2 李旭萍;朱亮亮;;基于吲哚的熱活化延遲熒光材料[A];中國化學(xué)會(huì)2017全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)摘要集——主題H：光電功能高分子[C];2017年

3 龔少龍;詹麗思;吳凱龍;江楠;呂正紅;楊楚羅;;熱激活延遲熒光材料的分子設(shè)計(jì)與性能研究[A];中國化學(xué)會(huì)第30屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集-第二十一分會(huì)：π-共軛材料[C];2016年

4 匡卓然;夏安東;;蒽醌基化合物激發(fā)態(tài)電荷轉(zhuǎn)移相關(guān)的構(gòu)象弛豫與熱活化延遲熒光[A];第十五屆全國化學(xué)動(dòng)力學(xué)會(huì)議論文集[C];2017年

5 任忠杰;李晨森;閆壽科;;溶液加工的側(cè)鏈熱延遲熒光均聚合物和共聚物用于發(fā)光二極管[A];中國化學(xué)會(huì)2017全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)摘要集——主題H：光電功能高分子[C];2017年

6 陳志強(qiáng);陳文利;;延遲熒光檢測(cè),光譜分析與葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)分析比較研究NaCl脅迫對(duì)鹽芥和擬南芥光合作用的影響[A];第十一次中國生物物理學(xué)術(shù)大會(huì)暨第九屆全國會(huì)員代表大會(huì)摘要集[C];2009年

7 劉玉超;任忠杰;閆壽科;;可溶液加工的熱激發(fā)延遲熒光基共軛聚合物材料[A];中國化學(xué)會(huì)2017全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)摘要集——主題H：光電功能高分子[C];2017年

8 楊楚羅;羅佳佳;謝國華;龔少龍;;側(cè)鏈型熱活化延遲熒光聚合側(cè)的設(shè)計(jì)、合成及光電性能研究[A];中國化學(xué)會(huì)2017全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)摘要集——主題H：光電功能高分子[C];2017年

9 劉健聰;于吉紅;;藍(lán)色熱活化延遲熒光碳點(diǎn)@分子篩復(fù)合材料的制備與性能研究[A];中國化學(xué)會(huì)第30屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集-第二十七分會(huì)：光化學(xué)[C];2016年

10 宋成杰;高杰;鮑華山;李靜;董兵海;王二靜;王世敏;;基于吩VA嗪和吩噻嗪的間位取代的二苯砜類熱激活延遲熒光材料[A];中部四省化學(xué)化工學(xué)會(huì)2016年學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集[C];2016年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 范建忠;延遲熒光分子發(fā)光性能的理論研究[D];山東師范大學(xué);2018年

2 高影;高效熱活性延遲熒光D-A型有機(jī)小分子的理論設(shè)計(jì)和研究[D];吉林大學(xué);2018年

3 王俊生;延遲熒光檢測(cè)技術(shù)及其在光合能力與脅迫檢測(cè)中的應(yīng)用[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

4 張?zhí)煊?高效熱活化延遲熒光器件設(shè)計(jì)及機(jī)理研究[D];中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2015年

5 李瑛;延遲熒光信息處理技術(shù)在植物光合及逆境生理檢測(cè)中的應(yīng)用[D];大連海事大學(xué);2010年

6 王士攀;二氰基取代芳香共軛基團(tuán)為受體構(gòu)建熱活化延遲熒光材料體系[D];吉林大學(xué);2017年

7 趙波;量于阱結(jié)構(gòu)和熱活化延遲熒光WOLED的研究[D];中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2015年

8 盧靜;熱致延遲熒光材料的分子設(shè)計(jì)和理論研究[D];東北師范大學(xué);2016年

9 金江江;基于含硫電子傳輸基團(tuán)有機(jī)電致發(fā)光材料的合成及性能研究[D];華中科技大學(xué);2015年

10 張妍斐;如何針對(duì)不同結(jié)構(gòu)的熒光OLED器件提高其發(fā)光效率[D];北京交通大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 羅文芳;具有延遲熒光性質(zhì)的熒光素衍生物研究[D];大連理工大學(xué);2016年

2 趙鈺;非平面芴基類延遲熒光材料的設(shè)計(jì)合成與性質(zhì)研究[D];南京郵電大學(xué);2017年

3 呂孝鵬;基于延遲熒光材料的高效率有機(jī)發(fā)光二極管的研究[D];蘇州大學(xué);2016年

4 李欣陽;具有延遲熒光性質(zhì)的電致發(fā)光材料的設(shè)計(jì)、合成及性能研究[D];北京理工大學(xué);2015年

5 孟輝輝;三嗪和吡嗪類熱致延遲熒光材料的合成及性能研究[D];大連理工大學(xué);2015年

6 張婷;延遲熒光表征植物光合能力方法研究[D];大連海事大學(xué);2009年

7 張兟;干旱脅迫及外源施硅對(duì)蘋果葉片光合機(jī)構(gòu)的影響[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2013年

8 謝高瞻;基于噻蒽氧化物熱活化延遲熒光材料及其主體的合成與光電特性表征[D];華南理工大學(xué);2016年

9 王盼盼;結(jié)構(gòu)簡單的吩噻嗪和三苯基膦羰基衍生物的力致變色性質(zhì)研究[D];吉林大學(xué);2017年

10 李強(qiáng);植物光誘導(dǎo)延遲熒光機(jī)理及其在農(nóng)業(yè)科學(xué)中的應(yīng)用研究[D];華南師范大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2609444