Alq3接枝的PPV齐聚物和吡啶基苯并咪唑铍配合物光电性质的理论研究

论文摘要

1987 年美国 Kodak 公司的 C. W. Tang 等人以 Alq3作为发光层,TPD 做空穴传输层,采用真空蒸镀的方法,首次成功的制备了高效的绿色电致发光器件。此后,Alq3 就一直是科学界研究的热点问题,许多理论和实验工作者通过改变配体以及中心金属原子改变其发光性质。1990 年,英国剑桥大学的 R. Friend 等人将聚苯撑乙烯（PPV）的预聚体制成薄膜,在真空干燥下转化成 PPV 薄膜,成功地制备了单层结构的聚合物电致发光器件。由于聚合物材料的制作工艺、稳定性以及化学修饰性都比有机小分子更为优越,所以聚合物 PPV 以及 PPV 衍生物材料的研究进一步地推动了有机电致发光薄膜的研究,使之成为新的研究热点。 随着科技的发展,理论工作者对复杂的大分子体系的电子结构的兴趣越来越浓,比如说蛋白质,有机聚合物等。通常从头算和半经验方法只对小分子或中等分子的体系在计算上可以实现,因为计算机时与体系大小的指数呈线形关系:tcup∝Nx （tcup 表示计算机时,N 是电子轨道数量,X 通常是大于 1 的数值）。为了发展大分子体系的光学性质的计算,香港大学的陈冠华教授在线性标度基础上发展了量子化学计算方法定域密度矩阵方法（LDM）。它是通过将原子的价电子轨道定域在原子周围,观察轨道上电子的密度变化,来分析电子的性质的一种方法。 本文在第三章采用定域密度矩阵方法对含有 8 羟基喹啉或 Alq3的 PPV 聚合物的分子在光谱结构,前线分子轨道,以及定域密度矩阵和共轭性质等的电子性质方面对其激发态进行了研究。在第四章用同样的方法研究了 2-（2’-吡啶基）苯并咪唑衍生物及其铍配合物的电子跃迁性质。 第三章主要结论如下: 1.体系的前线分子轨道,吸收光谱和定域密度矩阵对于激发态的电子性质的表现是一致的。按照 PPV-Alq3,PPV-hydro 和 PPV 的排列顺序,最大吸收峰依次红移。 2.对于主要讨论的 PPV-Alq3 分子,当外电场在 3.00eV,峰出现在 413nm,大约是在紫光区,在 Alq3 上的非主链的 8 羟基喹啉并未参与电子跃迁过程。而在 5.225eV下,出现了一个与其它分子不同的来自支链的 8 羟基喹啉在 237nm 的特征峰。说明了该分子的设计很有意义。 3.随后通过延长分子的 π 电子的共轭长度在 LDM 方法下研究电子的性质, PPV-hydro3 拥有最低的能带在 2.77eV,发光范围在 447nm 附近,在蓝光区。 第四章主要结论如下: 1.通过简单增加 bmbp 中间的苯环来增加体系的共轭长度,尽管可以使吸收峰红移,但改变了苯并咪唑的发光机理, 2-（2’-吡啶基）苯并咪唑在发光中并不起到明显的作用。 2.通过 π-π 堆积将两个分子 bmbp 堆积在一起研究发光性质,比较堆积后的吸收

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 前言
• 1.1 发光材料的发展状况
• 1.2 有机电致发光材料器件与机理
• 1.3 有机电致发光材料的分类
• 1.3.1 小分子有机染料
• 1.3.2 有机小分子发光材料
• 1.3.3 聚合物发光材料
• 1.4 发光有机/聚合物材料的理论研究
• 1.5 发光材料的存在的问题及其研究进展
• 1.6 本论文的研究内容
• 第二章 基础理论和计算方法
• 2.1 量子化学的发展和前景
• 2.2 Schr?dinger 方程和两个基本近似
• 2.2.1 Schr?dinger 方程
• 2.2.2 Born-Oppenheimer 近似
• 2.2.3 单电子近似
• 2.3 分子轨道理论
• 2.3.1 闭壳层分子的HFR 方程
• 2.3.2 开壳层分子的HFR 方程
• 2.4 电子相关问题
• 2.4.1 物理图象
• 2.4.2 电子相关能
• 2.4.3 组态相互作用
• 2.5 密度泛函理论（Density Functional Theory, DFT）
• 2.6 大分子体系的量子化学计算方法
• 2.6.1 定域分子轨道法（Localized Molecular Orbitals，LMO）
• 2.6.2 线性标度半经验量子化学计算方法（Linear scaling semiempirical quantum chemistry）22
• 第三章 通过8-羟基喹啉或A193连接的PPV 的电子性质的理论研究
• 3.1 引言
• 3.2 计算模型和方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 几何机构
• 3.3.2 吸收光谱
• 3.3.3 跃迁指认
• 3.3.4 前线分子轨道和定域密度矩阵
• 3.3.5 增加共轭体系长度对跃迁性质的影响
• 3.4 结论
• 第四章 2-（2'-吡啶基）苯并咪唑衍生物及其铍配合物的电子跃迁性质的理论研究
• 4.1 引言
• 4.2 计算模型和方法
• 4.3 计算结果与讨论
• 4.3.1 分子1,4-bmb, bmbp（2）, tmb 的光谱性质
• 4.3.2 分子bmbp2,bmbp4,bmbp6 的光谱性质和电子跃迁
• 4.3.3 分子bmbp2，bmbp（d）的光谱性质和跃迁
• 4.3.4 分子 Be-bmb, Be-bmbp 的电子性质的比较
• 4.4 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 硕士期间已（待）发表的论文