有機共軛分子激發(fā)態(tài)調(diào)控的理論研究.pdf

1、有機光電材料的光物理性質(zhì)一直是有機電子學(xué)的研究前沿，而激發(fā)態(tài)是影響有機光電材料光物理性質(zhì)的主要因素，因此如何實現(xiàn)有機光電材料激發(fā)態(tài)的有效調(diào)控，一直是有機電子學(xué)研究中的核心問題。本論文針對有機共軛分子的激發(fā)態(tài)調(diào)控展開一系列理論研究工作?；诹孔踊瘜W(xué)理論，利用密度泛函理論（DFT）和含時密度泛函理論（TD-DFT）研究材料的基態(tài)電子結(jié)構(gòu)和激發(fā)態(tài)的本質(zhì)，主要獲得以下理論結(jié)果：
　　通過改變分子對稱性調(diào)控單線態(tài)-三線態(tài)能級差（ΔEST），

2、從而達到激子的調(diào)控，當(dāng)ΔEST很小時，可實現(xiàn)熱激活延遲熒光（TADF）材料的設(shè)計，當(dāng)ΔEST很大時，能實現(xiàn)三線態(tài)-三線態(tài)湮滅（TTA）和單線態(tài)裂變（SF）材料的設(shè)計。基于TD-DFT和自然躍遷軌道（NTOs）的結(jié)果，引入了一系列新的參數(shù)，定量了第一單線態(tài)（S1）和三線態(tài)（T1）激發(fā)態(tài)的前線分子軌道重疊程度（IS和IT）以及分離距離（和）和ΔEST的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)當(dāng)分子具有很小的IS和IT時，ΔEST接近于0；分子具有很小的I

3、S、很大的IT時，ΔEST較?。环肿泳哂泻艽蟮腎S和IT時，ΔEST很大。
　　通過對TADF材料、雜化局域-電荷轉(zhuǎn)移（HLCT）激發(fā)態(tài)材料、有機長余輝材料（OURTP）的激發(fā)態(tài)電子空穴分布、激發(fā)態(tài)躍遷組分以及激發(fā)態(tài)能級的理論研究，實現(xiàn)對其發(fā)光機理的深入研究。研究發(fā)現(xiàn)TADF材料的S1態(tài)有電荷轉(zhuǎn)移（CT）特征，S1態(tài)和T1態(tài)（LE特征）之間的沒有相同的躍遷組分，而與高激發(fā)態(tài)T2、T3態(tài)（具有CT特質(zhì)）有相同躍遷組分，但是由于T2、

4、T3態(tài)等和T1之間的能級差較小，會以很快的速度形成T1態(tài)，再通過熱輔助實現(xiàn)T1態(tài)到S1態(tài)的反系間竄越。而HLCT材料的S1態(tài)為HLCT態(tài)，能保證高的輻射躍遷效率，S2態(tài)和T2態(tài)有CT態(tài)特質(zhì)，且T2態(tài)與S1態(tài)和S2態(tài)之間都有相同的躍遷成分，并與T1之間能級差很大，可以阻止T1態(tài)的生成，因此T2可以反系間竄越為S2態(tài)和S1態(tài)，S2內(nèi)轉(zhuǎn)換為S1，最后進行輻射發(fā)光。OURTP材料的S1態(tài)具有CT態(tài)特質(zhì)，可以與能量接近的、具有相同躍遷成分、且具有

5、CT態(tài)特征的三線態(tài)之間發(fā)生系間竄越，最后三線態(tài)進一步得到穩(wěn)定，進行發(fā)光。
　　以雜芴為參照，對雜橋雜芴分子及其聚合物的激發(fā)態(tài)調(diào)控和光電性能的理論研究，研究內(nèi)容包括芳香性、前線分子軌道、電離能、電子親和勢、重組能、三線態(tài)能級和吸收發(fā)射光譜等。研究發(fā)現(xiàn)雜原子的引入調(diào)控了激發(fā)態(tài)的能級，使得吸收光譜和發(fā)射光譜紅移；氮雜橋雜芴可作為空穴傳輸材料的主要基團；碳、硅、鍺、磷、砷雜橋雜芴可作為較好的主體材料；磷、砷、氧、硫、硒雜橋雜芴是潛在的吸電