2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、Π-共軛有機化合物由于其優(yōu)良的發(fā)光和載流子傳輸性質在有機發(fā)光二極管(OLED)、有機薄膜晶體管(OFET)、有機光伏電池(OPV)等器件中起重要作用,已成為有機光電子領域的重要研究課題。近年來,π-共軛有機半導體,尤其是含芴和咔唑類共軛結構化合物由于來源廣泛、生產成本低、柔性及可大面積顯示等優(yōu)點成為人們研究的熱點。對材料分子進行化學修飾不僅可以使其有效的抑制非輻射躍遷來提高發(fā)光效率,還可以調控分子的堆積形式和分子間相互作用來有效提高載流

2、子傳輸速率,進而提高光電器件的工作效率。
  本論文通過量子化學計算研究了一系列芴和咔唑衍生物的電子結構、光物理性質及載流子傳輸性質,為新型有機光電材料的優(yōu)化和設計提供理論基礎和指導。研究內容主要由以下三部分組成:
  1、芴及其芴的衍生物在光電子應用方面得到廣泛研究,在芴單元的各種取代不僅會帶來器件性能的改進,而且也有一些新的特性。為了深刻理解光物理性質和載流子傳輸性能與芴的不同取代之間的關系,我們采用密度泛函理論系統(tǒng)地研

3、究了一系列在芴的C9位不同取代基的衍生物,即9,9‘-spirobifluorene(SBF),9,9‘-bifluorenylidene(BFD)和bis(biphenyl-2-2-diyl)allene(BDA)。結果指出,與芴本身相比,衍生物的芴單元的結構弛豫均減小。通過含時密度泛函計算研究了它們的激發(fā)態(tài)和電子振動耦合,我們分析在芴的C9位取代的衍生物的特有的熒光行為,發(fā)現(xiàn)連接兩個芴單元的中間橋在分子非輻射躍遷過程中起關鍵作用。另

4、外,通過電離勢、電子親和勢的計算定性的描述衍生物的載流子注入能力,采用Marcus理論討論了化合物的傳輸性質。我們發(fā)現(xiàn)BFD是很好的雙極性傳輸材料,BDA可作為具有極好空穴傳輸性質的高效發(fā)光構筑單元。
  2、為了提高OPV的能量轉換效率,不僅要提高開路電壓(VOC),而且應該同時提高短路電流(ISC)。因此,尋找具有較高LUMO能級同時具有較強吸收能力的受體材料是非常有必要的。運用密度泛函方法以及semiclassical Ma

5、rcus電荷轉移理論計算了一系列含有99‘BF基團的有機化合物的幾何結構、電子結構、吸收光譜以及傳輸性質,在與經典的給體材料P3HT和受體材料[60]PCBM進行對比的基礎上估算了這一系列化合物做為受體材料的可能性。我們的計算結果表明與[60]PCBM相比,99‘BF衍生物的吸收光譜與太陽光譜吻合得更好。同時,用P3HT做為給體材料時,99‘BF衍生物比[60]PCBM具有更高的LUMO能級,有利于提高器件的開路電壓。另一方面,與[60

6、]PCBM相比這些化合物具有更高的載流子遷移率。我們的研究結果也表明了具有99‘BF骨架的H型化合物具有很好的光物理和電子傳輸性質,能夠應用于有機異質結光伏器件中。
  3、π共軛有機半導體材料在有機電子學領域得到應用,其中咔唑衍生物作為OLED中的空穴傳輸材料而備受關注。依據Marcus理論,在密度泛函理論水平下對咔唑衍生物Dibenzo[2,3:5,6]pyrrolizino[1,7-bc]-indolo[l,2,3-lm]c

7、arbazole (DiPICz)的電子結構和載流子傳輸性質進行系統(tǒng)研究。計算結果指出,DiPICz的電子遷移率(5.81×10-2cm2·V-1·s-1)反常地高出空穴遷移率(6.02×10-4cm2·V-1·s-1)兩個數量級,表明稠合可能是一種潛在的轉變傳輸材料極性的手段。分析發(fā)現(xiàn),相對較小的電子重組能和較好的晶體堆積方式是導致DiPICz具有較好電子傳輸性質的原因。在其魚骨型堆積的晶體中,存在著滑移的π-π及邊對面的CH…N、C

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