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《清华大学》 2004年
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有机电致发光蓝光新材料的研制与量子化学研究

阚莹  
【摘要】:现有蓝光材料在发光效率、成膜性和寿命等综合性能上尚不如人意,并成为电致发光器件应用于全色显示的主要制约因素之一。本论文通过化合物设计、合成和器件制备、测试,对高性能蓝光材料和器件进行了探索。并以量子化学计算为主要工具,对蓝光材料的结构-性能关系进行了较深入的理论探讨。 实验研究主要结果为:⑴基于用取代基增加空间位阻、提高成膜性及发光效率的基本思路,设计、合成出两种新的蓝光化合物─α-TMADN(即 2,3,6,7-四甲基-9,10-(1-二萘基)-蒽)和β-TMADN(即2,3,6,7-四甲基-9,10-(2-二萘基)-蒽)─并进行了光物理等性能的测试。两种化合物的熔点均超过320oC,具有优异的耐热性。⑵分别用两种新化合物作发光层制备成功高性能的蓝色电致发光器件。β-器件最大发光效率为4.5cd/A;α-器件为3.1cd/A。⑶发现α-和β-TMADN二元混合物用作发光层材料可显著提高发光效率。在最优配比α:β=9:1下最大发光效率达到5.2cd/A。 理论研究主要结果为:⑴用密度泛函法预测了两种新化合物的几何结构及IR和Raman光谱,用从头算-密度泛函结合方案计算了其1H-NMR谱,结果均与实验谱图准确相符,为新化合物的结构鉴定提供了可靠的理论佐证。⑵用密度泛函法计算了三齿金属配合物Al(Saph-q)和Al(azb-q)的电子结构及其固相薄膜的态密度分布及能带特征,阐明了桥原子制约吸收、发光频率的机制,揭示了Al(azb-q)呈现发射红移的原因─N原子取代了-CH-基团使前线轨道附近的能级易位,禁带变窄。⑶基于双核金属配合物Al(Saph)-AA、Al(Saph)-DBM和Al(Saph)-DPM的电子结构计算结果阐明了第二配体对该类化合物荧光量子产率的影响:当第二配体为柔性链段AA或者DPM时,光吸收/发射跃迁所涉及的前线轨道对(最高占轨+最低空轨)成分均来自同一个三齿(第一)配体,故荧光量子产率较高;当第二配体为共轭性较强的刚性链DBM时,最高占轨与最低空轨的成分则分别来自第一和第二配位体,荧光量子产率相对较低。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TB34

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