有機(jī)光電功能材料的理論研究及設(shè)計(jì).pdf

1、本文采用密度泛函理論(DFT)和含時(shí)密度泛函理論(TDDFT)研究了一系列芳香式結(jié)構(gòu)化合物的光電性質(zhì)，并通過對它們的單體、低聚物和堆積結(jié)構(gòu)的計(jì)算，設(shè)計(jì)了新的化合物，詳細(xì)討論了這些物質(zhì)作為有機(jī)異質(zhì)結(jié)太陽能電池的供體材料，摻雜型有機(jī)發(fā)光二極管的主體材料，高傳輸速率的有機(jī)晶體管材料的潛在可能性。
　　 第一節(jié)：簡要介紹了有機(jī)光電功能材料的研究現(xiàn)狀，其次分別介紹了有機(jī)異質(zhì)結(jié)太陽能電池，摻雜型磷光有機(jī)發(fā)光二級(jí)管的工作原理以及研究現(xiàn)狀，高傳

2、輸速率的有機(jī)晶體管材料的發(fā)展情況，此外，還指出了本文所做工作的意義。
　　 第二節(jié)：詳細(xì)介紹了本文所用的理論計(jì)算方法:密度泛函理論(DFT)和含時(shí)密度泛函理論(TDDFT)。在此基礎(chǔ)上，還介紹了幾種重要的理論分析手段和方法:如分子中的原子(AIM)理論，自然成鍵軌道(NBO)分析，核獨(dú)立化學(xué)位移(NICS)分析和自然軌道躍遷(NTO)。
　　 第三節(jié)：運(yùn)用密度泛函理論，在B3LYP/6-31G(d)理論水平下，對普遍應(yīng)用

3、的優(yōu)良的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的供體材料Poly{[2,7-(9,9'-dihexylfluorene)]-alt-[4,7-di(thiophen-2-yl)benzo[c][1,2,5]thiadiazole]}(PFDTBT)的性質(zhì)進(jìn)行了表征，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了三種新的供體-受體結(jié)構(gòu)的供體材料poly{[2,7-(9,9'-dihexylfluorene)]-alt-[4,7-di(thiophen-2-yl)-[1,2,5]thiad

4、iazolo[3,4-d]pyridazine]}(PFDTTDP),poly{[2,7-(9,9'-dihexyloxyfluorene)]-alt-[4,7-di(thiophen-2-yl)-[1,2,5]thiadiazolo[3,4-d]pyridazine]}(POFDTTDP)，和poly{[2,6-(4,4-dihexyl)-4H-cyclopenta[2,1-b;3,4-b']-dithiophene)-alt-[4-

5、(1,3,4-thiadiazol-2-yl)-7-(thiophen-2-yl)-[1，2，5]thiadiazolo[3，4-d]pyridazine]}(PCPTTTDP)，并對它們的低聚物的光學(xué)、電學(xué)、光伏性質(zhì)和電荷傳輸性質(zhì)進(jìn)行了表征。研究表明，所設(shè)計(jì)的三種供體材料的空穴和電荷重組能很小，分別在0.11eV和0.08eV左右。特別值得一提的是:當(dāng)6，6-phenyl-C61-butyricacidmethylester(PC61

6、BM)作為受體材料時(shí)，PCPTTTDP的前線分子軌道能級(jí)與PC61BM能很好地匹配，而且在近紅外區(qū)域有很好的光吸光性質(zhì)，是良好的有機(jī)異質(zhì)結(jié)太陽能電池的供體材料。
　　 第四節(jié)：以普遍使用的bis[(4，6-difluorophenyl)pyridinato-N，C2,]iridium(Ⅲ)picolinate(FIrpic),fac-tris-(2-phenylpyridine)iridium(Ir(ppy)3),tris(1-

7、phenylisoquinolinolato-C2，N)iridium-(Ⅲ)(Ir(piq)3)分別作為發(fā)藍(lán)光、綠光、紅光的客體材料，運(yùn)用密度泛函理論方法，對9，9'-diphenyl-9H，9'H-2，3'-bicarbazole(BCzPh)的分子結(jié)構(gòu)與光電性質(zhì)之間的關(guān)系進(jìn)行了表征，并基于此結(jié)構(gòu)，對N上的苯基基團(tuán)進(jìn)行了取代，設(shè)計(jì)了七種新的雙極性主體材料。此外，從前線分子軌道，電子性質(zhì)（電離勢，親和勢，重組能，自旋密度），自然躍遷軌

8、道等方面對它們的基態(tài)，離子態(tài)，最低三重態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，結(jié)果表明:所設(shè)計(jì)的物質(zhì)能很好地滿足發(fā)磷光的有機(jī)發(fā)光二極管的主體材料的要求，是理想的三大基色的發(fā)光主體材料。
　　 第五節(jié)：在計(jì)算Dinaphetho[2，3-b(:)2'3'-f]thieno[3，2-b]-thiophene(DNTT)的性質(zhì)后，對DNTT進(jìn)行了對稱位置的氰基化，通過對空穴重組能的比較，篩選出了最優(yōu)的二取代DNTT和四取代DNTT,分析了前線分子軌道能級(jí)，