四種高遷移率有機(jī)發(fā)光和場(chǎng)效應(yīng)晶體管材料的分子設(shè)計(jì)和理論研究.pdf

1、不斷研制新型的有機(jī)半導(dǎo)體材料,提高其器件的綜合性能是材料化學(xué)的一個(gè)重要任務(wù)。基于8-羥基喹啉鋁(mer-Alq3)是最佳的有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)材料之一,據(jù)此設(shè)計(jì)了系列新型的Alq3基發(fā)光材料。這些材料具有顏色可調(diào),高穩(wěn)定型和高遷移率。在分子電子器件中,金屬酞菁(MPcs)由于其具有較高的電荷遷移率作為有機(jī)半導(dǎo)體材料而引起了廣泛的關(guān)注。研究了怎樣有效提高酞菁錫(SnPc)的電荷遷移率的途徑。同時(shí)研究并設(shè)計(jì)了基于蒽和α,α'-二(并噻

2、吩基[3,2-b:2',3'-d]噻吩)(BDT)衍生物的兩類純有機(jī)載流子傳輸材料,探討其堆積效應(yīng)對(duì)材料的遷移率的影響。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　 1、設(shè)計(jì)了23種單取代的mer-Alq3衍生物,在其配體上的不同位置引入給電子(-CH3,-OCH3)和拉電子基團(tuán)(-F and-CN)。利用能量解析方法解釋了最高占據(jù)分子軌道(HOMOs)主要分布在A-配體上,最低空分子軌道(LUMO)主要分布在B-配體上的起源。發(fā)現(xiàn)給電子基團(tuán)-OC

3、H3和吸電子基團(tuán)-F對(duì)分子內(nèi)在的載流子遷移率沒有明顯的影響,而吸電子基團(tuán)-CN取代有利于提高設(shè)計(jì)分子的遷移率,同時(shí)發(fā)現(xiàn)-F和-CN取代可以提高分子的穩(wěn)定性。
　　 2、研究了具有推-拉雙取代基團(tuán)的系列mer-Alq3衍生物的載流子遷移特性、穩(wěn)定性和發(fā)光性質(zhì)。發(fā)現(xiàn)推-拉雙取代基不但可以改變發(fā)光顏色,而且影響載流子遷移特性和穩(wěn)定性,由此可以優(yōu)化出具有高遷移率和穩(wěn)定性的發(fā)光材料,對(duì)高性能材料的設(shè)計(jì)合成具有指導(dǎo)意義。
　　 3、

4、采用非絕熱模型和第一性原理的方法研究了酞菁二氯化鈦(TiCl2Pc),酞菁錫(SnPc),9,10-二(硫代甲基)蒽,9,10-二(三氟代甲基硒)蒽,9,10-二(硒代甲基)蒽,9,10-二(硫代三氟甲基)蒽和它的衍生物的電荷遷移性質(zhì)。重組能、轉(zhuǎn)移積分和遷移率的計(jì)算結(jié)果表明,SnPc是一種很好的空穴傳輸材料,發(fā)現(xiàn)SnPc的空穴遷移率可以通過降低極化來提高。9,10-二(硫代甲基)蒽,9,10-二(硒代甲基)蒽和9,10-二(硫代三氟甲基

5、)蒽可以作為電子和空穴傳輸材料。9,10-二(硫代三氟甲基)蒽和9,10-二(硒代三氟甲基)蒽具有較好的穩(wěn)定性。
　　 4、研究了堆積效應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)移積分和遷移率的影響,并發(fā)現(xiàn)遷移率可以通過改變晶體的空間點(diǎn)群來提高。在不同的空間點(diǎn)群下我們模擬了α,α'-bis(dithieno[3,2-b:2',3'-d]thiophene)(BDT)的結(jié)構(gòu),研究了骨架組成和堆積效應(yīng)對(duì)其傳輸性能的影響。硫原子被BH取代的衍生物(BHBDT)的空穴遷移