非共軛聚合物磷光主體材料和延遲熒光材料的理論研究.pdf

1、有機(jī)電致發(fā)光器件因在平板顯示和固態(tài)照明等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力，而備受學(xué)術(shù)界關(guān)注。傳統(tǒng)的熒光材料內(nèi)量子效率只能達(dá)到25％，而以重金屬為基礎(chǔ)的磷光材料可以同時(shí)捕獲單重態(tài)激子和三重態(tài)激子，實(shí)現(xiàn)100％的內(nèi)量子效率。對于磷光發(fā)光器件的發(fā)光層來說，擁有比磷光客體材料高的三重態(tài)能是對主體材料的基本要求，同時(shí)它還應(yīng)兼具平衡電子空穴注入和快速傳輸激子的能力，來降低能力損失。當(dāng)前，提高器件效率和合成色純度較高的藍(lán)色磷光主體材料是這個(gè)領(lǐng)域亟待解決的問題。

2、此外，剛興起的熱活化延遲熒光材料，同樣可以捕獲單重態(tài)激子和三重態(tài)激子，而使其內(nèi)量子產(chǎn)率達(dá)到100％。尋找具有較小單重態(tài)-三重態(tài)能量差的材料，以及探索內(nèi)部電子和能量的轉(zhuǎn)化機(jī)制，是該領(lǐng)域在當(dāng)前的研究中心。當(dāng)前，人們在研究磷光材料和延遲熒光材料上投入了大量的精力，有力的推動(dòng)了電致發(fā)光器件的發(fā)展。本文采用密度泛函理論和含時(shí)密度泛函理論研究了一系列非共軛聚合物磷光主體材料和D-A-D結(jié)構(gòu)類型的延遲熒光發(fā)光材料，詳細(xì)討論了這些物質(zhì)作為磷光主體材料和

3、延遲熒光發(fā)光材料時(shí)的潛在性能，同時(shí)構(gòu)建主客體模型，研究主客體之間的能量和電子轉(zhuǎn)移機(jī)制。我們希望這些工作能夠?yàn)橹黧w材料和延遲熒光材料的設(shè)計(jì)研究發(fā)揮出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。本論文將從下五個(gè)部分進(jìn)行討論:
　　第一部分介紹有機(jī)電致發(fā)光材料的研究現(xiàn)狀、器件構(gòu)成以及工作原理，闡述磷光主體材料以及延遲熒光材料的基本要求、分子結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)原理。同時(shí)對電致發(fā)光材料的發(fā)展前景進(jìn)行了展望，并指出本文的研究意義。
　　第二部分詳細(xì)的介紹本文研究所使用的相關(guān)

4、計(jì)算理論——分子軌道理論、密度泛函理論、含時(shí)密度泛函理論、其他的重要分析方法（例如，自然成鍵軌道分析、Marcus電荷轉(zhuǎn)移理論等）以及發(fā)光理論。
　　第三部分介紹利用密度泛函理論和含時(shí)密度泛函理論方法對以聚苯乙烯為基礎(chǔ)的一系列非共軛聚合物的主體分子性能展開研究。結(jié)果表明非共軛聚合物能夠有效地阻止三重態(tài)激子的離域，使主體材料擁有一個(gè)較高的三重態(tài)能，同時(shí)通過引入合適的取代基（咔唑、吡咯、三苯胺等）使相關(guān)主體材料兼具好的電荷空穴傳輸能力

5、。另外，結(jié)構(gòu)分析結(jié)果表明，三重態(tài)和基態(tài)之間的結(jié)構(gòu)變化，即三重態(tài)結(jié)構(gòu)的平面化，是造成聚苯乙烯衍生物三重態(tài)能下降的本質(zhì)原因。在主客體能量、主體發(fā)射光譜和客體吸收光譜以及主客體堆積模型的研究中表明，對位咔唑取代的poly(4-vinytriphenylamine)具有較小的單三態(tài)能量差，能夠更好的和發(fā)光體匹配，即擁有更好的主體材料性能。
　　第四部分利用密度泛函和含時(shí)密度泛函以及其它相關(guān)理論對咔唑連接C/Si衍生物進(jìn)行了詳細(xì)的主體性能研

6、究。通過咔唑直接連接C/Si衍生物以及它們中間引入苯環(huán)作為橋體的這兩個(gè)系列分子結(jié)構(gòu)的研究表明前一系列分子具有較高的三線態(tài)能、較強(qiáng)的分子軌道相互作用和較小的單三態(tài)能量差，這是由于三重態(tài)激子更容易分布在具有較大平面的區(qū)域，主客體之間存在有效的F(o)rster和Dexter能量轉(zhuǎn)移。通過C和Si的比較發(fā)現(xiàn)，Si更容易阻止三線態(tài)激子的離域。對于后一系列分子，在咔唑上引入甲基和叔丁基進(jìn)行了進(jìn)一步的研究，結(jié)果表明HOMO和LUMO之間出現(xiàn)好的分裂

7、，表現(xiàn)出良好的軌道相互作用和較小的單-三態(tài)能量差。結(jié)合本體系的研究可以得出，咔唑基團(tuán)直接連接Si原子系列更具備作為主體材料的潛能。
　　第五部分采用密度泛函理論和含時(shí)密度泛函理論研究了以D-A-D結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的熱活化延遲熒光材料。通過供體(9，9-dimethyl-9，10-dihydroacridine)和受體(2，5-phenyl-5，10-dihydrophenazine)采用鄰、間、對的不同連接形式設(shè)計(jì)出一系列分子，預(yù)測它們