四種高遷移率有機發(fā)光和場效應晶體管材料的分子設計和理論研究.pdf

1、不斷研制新型的有機半導體材料,提高其器件的綜合性能是材料化學的一個重要任務?；?-羥基喹啉鋁(mer-Alq3)是最佳的有機發(fā)光二極管(OLED)材料之一,據(jù)此設計了系列新型的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半導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。同時研究并設計了基于蒽和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載流子傳輸材料,探討其堆積效應對材料的遷移率的影響。主要研究內(nèi)容如下:
　　 1、設計了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(-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-OC

3、H3和吸電子基團-F對分子內(nèi)在的載流子遷移率沒有明顯的影響,而吸電子基團-CN取代有利于提高設計分子的遷移率,同時發(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,對高性能材料的設計合成具有指導意義。
　　 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、研究了堆積效應對轉(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群來提高。在不同的空間點群下我們模擬了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對其傳輸性能的影響。硫原子被BH取代的衍生物(BHBDT)的空穴遷移