星形有机分子及大环分子电致发光性质的理论研究

论文摘要

有机电致发光技术,以其低驱动电压、宽视角、低成本、高亮度、可全色大面积显示而被认为是新的平板显示技术。目前,设计和开发具有高效率、高稳定性、高亮度的新型电致发光材料已成为国内外的一个热点。本文从分子的结构设计出发,采用量子化学方法系统地研究了两类新型电致发光材料的基态和最低激发态的平衡几何结构、前线分子轨道、电离能、电子亲和势、重组能、吸收和发射光谱以及激子形成分数等光电性质。这为在理论上进一步探索电致发光材料的结构-性质之间的关系奠定了基础,并且也为实验合成高性能发光材料提供了有价值的依据。研究工作主要包括以下两方面内容:1.研究了以苯并噻二唑为中心的具有典型D-π-A-π-D推-拉电子结构的一系列星形分子的电子结构、载流子注入和传输能力以及光谱性质。计算结果表明:π共轭桥和端基的性质极大地影响了载流子的注入与传输性能,比如向π共轭桥中引入乙烯能够有效的改善材料的空穴注入和载流子传输能力,而连吡啶作为端基能够极大地增强分子的电子注入能力。所研究分子的发射光谱在红光发射范围内,且其激子形成分数在0.37-0.48范围内,表明它们可以用作高效率的红光材料。2.研究了以卟啉和四噻轮烯分别为中心的两个系列的β位芘取代衍生物的电子结构、载流子注入和传输能力以及光谱性质。计算结果表明:引入芘基团可以有效的提高这两类化合物的载流子注入能力;而引入吸电子基团则可以显著的提高这些化合物的电子注入能力;综合比较发现,以四噻轮烯为中心的系列化合物的光电性能较以卟啉为中心的化合物的相应性质更优越。

论文目录

• 论文提要
• 第一章 前言
• 1.1 有机电致发光器件的发展史
• 1.2 有机电致发光材料概述
• 1.2.1 电致发光的基本原理
• 1.3 常用的电荷注入与传输材料
• 1.3.1 空穴注入材料
• 1.3.2 空穴传输材料
• 1.3.3 电子注入材料
• 1.3.4 电子传输材料/空穴阻挡材料
• 1.4 荧光发光材料
• 1.4.1 红光材料
• 1.4.2 绿光材料
• 1.4.3 蓝光材料
• 1.5 理论研究方法
• 1.6 论文课题选择以及研究内容
• 第二章 理论基础和计算方法
• 2.1 薛定谔方程
• 2.2 电子相关作用
• 2.3 密度泛函理论
• 2.4 电子激发态理论
• 2.4.1 激发态衰减
• 2.4.2 Kasha 规律
• 2.4.3 荧光光谱和斯托克位移
• 2.4.4 激发态计算的主要方法以及程序
• 2.5 电子光谱理论
• 2.5.1 Frank-Condon 原理
• 2.5.2 选择定则
• 2.6 本文理论计算的过程
• 第三章 以苯并噻二唑为基础的有机星形分子的光电性质研究
• 3.1 引言
• 3.2 计算方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 基态和激发态几何结构
• 3.3.2 前线分子轨道
• 3.3.3 电离能和电子亲和势
• 3.3.4 电荷传输速率和重组能
• 3.3.5 电子吸收光谱
• 3.3.6 发射光谱
• 3.4 本章小结
• 第四章 卟啉和四噻轮烯的芘取代衍生物光电性质的理论研究
• 4.1 引言
• 4.2 计算方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 基态和激发态几何结构
• 4.3.2 前线分子轨道
• 4.3.3 电离能和电子亲和势
• 4.3.4 电荷传输速率和重组能
• 4.3.5 电子吸收光谱
• 4.3.6 发射光谱
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表过和完成的论文
• 摘要
• Abstract