【摘 要】
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传统的荧光有机电致发光器件(OLED)因无法利用三重态激子的能量,效率最高只能达到25%,因此应用受到限制;而理论上,利用金属有机配合物制作的OLED,因重金属原子的强自旋轨道耦合
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传统的荧光有机电致发光器件(OLED)因无法利用三重态激子的能量,效率最高只能达到25%,因此应用受到限制;而理论上,利用金属有机配合物制作的OLED,因重金属原子的强自旋轨道耦合(SOC)效应导致单重激发态到三重态进行高效的系间窜越(ISC),内量子效率可达100%,它的发光效率比荧光材料提高三倍,所以高效的金属有机电致磷光材料的开发已成为OLED领域的研究热点。相较于贵金属电致磷光材料如Pt(II),Ir(III),Os(II)和Ru(II)等,Cu(I)配合物以其毒性小、地表含量丰富、成本低和绿色环保等优势,得到科研工作者们的广泛研究与应用。本论文利用DFT和TD-DFT方法对实验上已合成报道的含有双杂配体的Cu(I)配合物进行了全面系统的理论研究。计算了三种Cu(I)配合物的基态和三重激发态的几何和电子结构、吸收和发射光谱、旋轨耦合矩阵元(SOC)、跃迁偶极矩(、辐射衰变速率(kr)和非辐射衰变速率(knr),以及发光效率(PLQY)。首先通过计算得到的分子的几何和电子结构、以及吸收和发射光谱等相关数据,对所研究分子的kr和knr的变化趋势进行了定性的分析。然后根据Einsteint自发辐射方程和卷积分方法分别定量计算了所研究分子的kr和knr的值,从而得到其发光效率。结果表明:1)最低三重态激发态能量E(T1),Sm→S0跃迁的跃迁偶极矩,旋轨耦合矩阵元SOC和单三重态分裂能ΔE(Sm-T1)是决定kr值大小的因素;在N^N配体上依次引入取代基-Ph和-CH2-基团,总体来说使得E(T1),和SOC增加,以及ΔE(Sm-T1)减小,导致kr值逐渐增大(1<2<3);2)T1和S0之间的SOC(1|SOC|S0>2),有效能隙?E’和Huang-Rhys因子(S)是决定knr值大小的主要因素,其中,1|SOC|S0>2和?E’对knr起主要作用,在N^N配体上依次引入-Ph和-CH2-基团后,knr值依次减小(1>2>3)。总之,我们从理论上更加直观地去解释在N^N配体上依次引入-Ph和-CH2-基团后对kr和knr的影响,从而有效地提高PLQY,希望这项工作能为理解和设计高PLQY材料提供有价值的信息。
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