论文部分内容阅读
芴及其衍生物具备了以下优点而被视为有机电致发光材料中最具潜力的蓝光发射类材料：刚性的平面内联苯单元使其热稳定性和化学稳定性都较高，在固态时具有较高的荧光量子效率(0.6~0.8)，结构的可修饰性也较强，可通过共聚、共混以及改性的方法来实现发光颜色的调控。本文根据芴的结构特点，设计了三种以芴为主体的新型蓝光发射材料，通过量子化学理论计算的方法，对三种材料的结构和光电性能进行系统地研究，以考察在不同位置上的封端、取代作用对主体的结构和光电性能产生的影响。利用密度泛函DFT-B3LYP/6-31G(d)方法对三种材料基态几何构型进行优化，结果可知：给电子噻吩基团封端的芴具有更好的平面性；9位螺芴化处理前后主链芴的几何构型基本保持不变，保持了芴的刚性结构特点；在由给电子噻吩基团和吸电子噁二唑基团D-A (D=donor,A=acceptor)不对称封端的9,9’-螺双芴中，吸电子的噁二唑与主链芴之间的平面化程度要高于给电子的噻吩与主链芴之间的。从HOMO和LUMO前线分子轨道的分析来看，给电子噻吩基团在对称封端芴时有效地降低了芴的LUMO轨道能量，同时对HOMO轨道能量也有提升；9位螺芴化处理对芴的LUMO和HOMO轨道能量的调节较为均衡；而D-A封端处理对9,9’-螺双芴LUMO轨道的影响比对HOMO轨道的大。电学性能的分析，即各分子的电离势、电子亲和势和重组能的计算，可以看出：三种形式的改性处理都使芴的电离势和电子亲和势变小，指示了电子和空穴的传输能力得到了提高，进一步从重组能的数据分析可以看出，利用噻吩对称封端的芴电子和空穴的重组能大小几乎一致，即电子和空穴的传输平衡；D-A封端则对电子的传输能力提高较多。光学性能的分析，即各分子的紫外可见吸收光谱和分子荧光光谱的计算，可以看出：三者紫外可见吸收光谱数据进行比较后发现，噻吩封端的芴光吸收强度较强，而D-A封端的9,9’-螺双芴第一单激发态的吸收光能量较低，易于激发光子，且最大吸收波长是三种材料中最大的。分子荧光光谱的相关计算可考察各分子激发态的结构特点，发现三者激发态的平面化程度比基态的高，且发射光的光吸收强度和最大吸收波长比紫外可见吸收光谱的大，可激发出较大强度的蓝光，其中由噻吩对称封端的芴平面化程度最高，激发的光强度和吸收波长都最大。