含芘衍生物光電性質(zhì)的理論研究.pdf

1、有機(jī)電致發(fā)光器件(OLED)是一種極具發(fā)展前景和市場(chǎng)潛能的平板顯示技術(shù)，是第三代顯示器件的主力軍，它具有亮度大、驅(qū)動(dòng)電壓低、便于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示等優(yōu)點(diǎn)。若要生產(chǎn)高性能的OLED，關(guān)鍵是要研發(fā)性能優(yōu)異的電致發(fā)光材料，包括紅、綠和藍(lán)(RGB)三原色發(fā)光材料。為了獲得不同需要的從紅光到藍(lán)光的任何顏色顯示，人們?cè)O(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了許多磷光和熒光電致發(fā)光材料。與紅色、黃色、綠色 OLED相比，藍(lán)色 OLED的發(fā)展大大地滯后。事實(shí)上，藍(lán)色發(fā)光材料的設(shè)計(jì)是非常具

2、有挑戰(zhàn)性的，因?yàn)槟芟杜c電離能之間的內(nèi)在的權(quán)衡性。藍(lán)色發(fā)光材料是典型的具有較大的能隙和較低的最高占據(jù)軌道(HOMO)，這使空穴的注入十分困難。因此，發(fā)展高效、穩(wěn)定的藍(lán)色OLED依然得到人們的廣泛關(guān)注。
　　最近，Tao S.-L.、Tong Q-X和Wang Z.等人設(shè)計(jì)合成了六種新的含芘衍生物，9,9-二-(3-(9-苯咔唑基))-2,7-芘基芴(DCDPF)、3,6-芘基-9-乙烷基咔唑(DPEC)、1,6-二(3,5-二苯基苯

3、)芘(BDPP)、1,6-二(2-萘基)芘(BNP)、3,6-芘基-9-(4′-叔丁基苯)咔唑(BPyC)和3,6-芘基-9-(4′-芘基苯)咔唑(TPyC)。這六種化合物具有高度非平面結(jié)構(gòu)，可限制分子間的作用力，使固體薄膜中物質(zhì)的形態(tài)穩(wěn)定。此外，它們均展現(xiàn)出明亮的藍(lán)色發(fā)光和高的量子化效率。本文在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了四種新的含芘衍生物，即：1,6-苯基芘(PP)，1,6-二(2-聯(lián)苯)芘(BPP-O)，1,6-二(3-聯(lián)苯)芘(BPP-M

4、)和1,6-二(4-聯(lián)苯)芘(BPP-P)，采用DFT/B3LYP、HF、CIS和TD-DFT/B3LYP等量子化學(xué)計(jì)算方法在基組6-31G(d)水平上研究了它們的幾何結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　1.研究了一種新的含芘衍生物DCDPF。電子激發(fā)時(shí)分子的結(jié)構(gòu)變化主要發(fā)生在芴環(huán)與芘環(huán)之間的鍵長(zhǎng)和二面角。前線(xiàn)分子軌道呈現(xiàn)π共軛特征，電子云主要分布在芴環(huán)和芘環(huán)。DCDPF具有高的HOMO能量(-5.32 eV)和低的

5、LUMO能量(1.92 eV)，這與電離能和電子親和勢(shì)數(shù)值分析一致，該分子具有良好的空穴和電子注入能力?？昭ㄖ亟M能(0.09 eV)小于電子重組能(0.22 eV)，說(shuō)明空穴傳輸速率大于電子傳輸速率。吸收光譜和發(fā)射光譜計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)符合良好。所有的電子躍遷均為π→π*類(lèi)型，軌道貢獻(xiàn)來(lái)源于HOMO與LUMO之間的躍遷。其發(fā)射光譜數(shù)值為450.6 nm。
　　2.研究了一種新的含芘衍生物DPEC。隨著電子激發(fā)，咔唑環(huán)與芘環(huán)之間的鍵長(zhǎng)

6、和二面角變化最大。對(duì)于HOMO，電子云分布在整個(gè)共軛分子，而 LUMO，電子云則集中在芘環(huán)。與電離能和電子親和勢(shì)的分析一致，分子的HOMO和LUMO能量均較高?？昭ㄖ亟M能與電子重組能數(shù)值相同(0.13 eV)。所有的電子躍遷均為π→π*類(lèi)型，軌道貢獻(xiàn)來(lái)源于HOMO與LUMO之間的躍遷。發(fā)射光譜計(jì)算值為416 nm。
　　3.研究了六種新的含芘衍生物BDPP、BNP、PP、BPP-O、BPP-M和BPP-P。從基態(tài)到激發(fā)態(tài)，主要的結(jié)

7、構(gòu)變化發(fā)生在芘環(huán)和取代基苯基或萘基之間的二面角。無(wú)論HOMO還是 LUMO，電子云均主要分布在芘環(huán)。與電離能和電子親和勢(shì)的分析一致，分子的HOMO和LUMO能量均較高。六種含芘衍生物具有較大的空穴重組能與電子重組能。所有的電子躍遷均為π→π*類(lèi)型，除BDPP外，軌道貢獻(xiàn)來(lái)源于HOMO與LUMO之間的躍遷。發(fā)射光譜計(jì)算值在404 nm到434 nm之間。
　　4.研究了兩種新的含芘衍生物BPyC和TPyC。電子的激發(fā)導(dǎo)致BPyC和T

8、PyC的結(jié)構(gòu)發(fā)生很大變化。對(duì)于BPyC分子，咔唑環(huán)與芘環(huán)之間的鍵長(zhǎng)和二面角變化最大。而對(duì)于TPyC分子，最大變化發(fā)生在咔唑環(huán)與芘環(huán)之間的二面角。在HOMO中，BPyC和TPyC分子的電子云主要分布在咔唑環(huán)和芘環(huán)，在LUMO中，二者的電子云則主要集中在芘環(huán)。它們的HOMO和LUMO能量較高，與電離能和電子親和勢(shì)分析一致。分子的空穴重組能和電子重組能均較小。所有的電子躍遷均為π→π*類(lèi)型。發(fā)射光譜計(jì)算值分別為420 nm(BPyC)和423