经式8-羟基喹啉铝的光谱与激发性质密度泛函

经式8-羟基喹啉铝(mer-Alq3)是一种光电性能优良的小分子有机半导体发光材料.本文采用密度泛函理论(DFT)B3LYP/6-31G*方法和基组对其进行结构优化,计算并研究了该分子的红外光谱、拉曼光谱和前线轨道.计算得到的红外光谱、拉曼光谱均与实验相符.前线轨道表明基态最高占据轨道(HOMO)的电子云主要集中在苯酚环,最低未占据轨道(LUMO)的电子云主要集中在吡啶环.用含时密度泛函理论(TDDFT)计算得到紫外-可见吸收光谱,采用空穴-电子分析法研究了电子激发特征.结果表明:电子从基态到激发态的跃迁,主要是8-羟基喹啉环内或环间的电荷转移,以π-π*跃迁为主,包括局域激发和电荷转移激发两种类型.本工作对mer-Alq3分子发光机理提出更深入的认识,能为进一步提高该分子发光效率和调控分子的发光范围提供一定的理论指导.     

邻硝基苯甲醛缩对乙酰基苯胺希夫碱的结构与光谱的理论研究

利用实验方法测定了标题化合物的紫外吸收光谱、荧光发射光谱和相对荧光量子产率,结果表明该化合物具有较强的荧光性质。采用密度泛函理论(density functional theory, DFT)中的杂化密度泛函B3LYP方法,在6-311G(d)基组水平上对该化合物基态分子构型进行了几何结构全优化,得到了其最稳定构型、总能量及HOMO与LUMO能级差。研究结果说明：分子具有较强的芳香性和较大的共轭体系。振动频率分析说明,标题分子优化后的结构稳定。将优化后的基态结构应用含时密度泛函理论(TD-DFT),在B3LYP/6-311G水平上计算并研究了此化合物的吸收光谱。用单激发组态相互作用(single-excitation configuration interaction, CIS)法优化了标题分子的激发态构型,并在此基础上用TD-DFT//B3LYP/6-311G方法计算了这种化合物的发射光谱。结果表明,理论计算的光谱数据与实验结果较吻合。     

5,7'-(亚甲胺基)-二-8-羟基喹啉及其衍生物的密度泛函理论计算

在B3LYP/6-31G(d)水平上对5,7'-(亚甲胺基)-二-8-羟基喹啉及其5种衍生物进行了几何构型全优化,探讨了喹啉不同位H被吸电子基团CN及羟基O被S原子取代对分子电离势(Ip)、电子亲和势(EA)、电荷转移、前线轨道能量和电子光谱等性质的影响.用含时密度泛函理论(TD-DFT)计算了分子在气相及液相的吸收光谱,计算结果与实验值基本符合.取代基对5,7'-(亚甲胺基)-二-8-羟基喹啉锌分子的性质有较大影响.电子亲和势计算表明,该类化合物的电子亲和势较大,都是较好的电子传输材料.     

Theoretical Studies on the Ground State and Excited State of 2,70-(Ethylene)-bis-8-hydroxyquinoline

采用DFT/B3LYP和HF方法优化了2,70-(乙烯基)-二-8-羟基喹啉的构型,计算了该化合物的电子亲合势、电离势,利用ZINDO半经验方法和含时密度泛函方法(TD-DFT)计算了吸收光谱的数值,用CIS方法优化了第一激发单态并在此基础上计算了发射光谱,当考虑溶剂化效应后,实验光谱与计算光谱符合得相当好. 通过分析能量与光谱数值,该化合物的电子传输能力强于8-羟基喹啉,吸收光谱和发射光谱发生红移. 通过分子内重组能的计算,三-2,70-(乙烯基)-二-8-羟基喹啉铝（Albiq3）的电子传输性能比三-8-羟基喹啉铝的差,比较两配合物的发射光谱,Albiq3的最大发射波长红移.     

5,7¢-(亚甲胺基)-二-8-羟基喹啉及其衍生物的密度泛函理论计算

在B3LYP/6-31G(d)水平上对5, 7¢-(亚甲胺基)-二-8-羟基喹啉及其5种衍生物进行了几何构型全优化, 探讨了喹啉不同位H被吸电子基团CN及羟基O被S原子取代对分子电离势(IP)、电子亲和势(EA) 、电荷转移、前线轨道能量和电子光谱等性质的影响. 用含时密度泛函理论(TD-DFT)计算了分子在气相及液相的吸收光谱, 计算结果与实验值基本符合. 取代基对5, 7¢-(亚甲胺基)-二-8-羟基喹啉锌分子的性质有较大影响. 电子亲和势计算表明, 该类化合物的电子亲和势较大, 都是较好的电子传输材料.     

Se_7环两种构型的结构和红外振动光谱的理论研究

在从头算层次上采用自洽场Hartree -Fock(SCF -HF)与密度泛函理论 (DFT)的定域自旋密度泛函SVWN和杂化泛函B3LYP方法以及 6 - 31 G(d)基组 ,计算优化了Se7环chair和boat两种分子构型。以B3LYP/ 6 - 31 G(d)优化的结构为基础 ,计算了Se7环两种构型的红外振动光谱 ,标定了这两种构型的各个简谐振动模式的对称性。计算结果与前人的理论、实验数据进行了比较。     

Se7环两种构型的结构和红外振动光谱的理论研究

在从头算层次上采用自洽场Hartree-Fock(SCF-HF)与密度泛函理论(DFT) 的定域自旋密度泛函SVWN和杂化泛函B3LYP方法以及6-31+G(d)基组,计算优化了Se7环cha ir和boat两种分子构型。以B3LYP/6-31+G(d)优化的结构为基础,计算了Se7环两种构型 的红外振动光谱,标定了这两种构型的各个简谐振动模式的对称性。计算结果与前人的理论 、实验数据进行了比较。     

水杨醛缩对乙酰基苯胺希夫碱的合成及其荧光性质的理论研究

以水杨醛和对乙酰基苯胺为原料,首次采用绿色环保的室温固相反应方法制备了水杨醛缩对乙酰基苯胺希夫碱,用元素分析和核磁共振氢谱对产物进行了表征。测定了产物的紫外光谱、荧光光谱和相对荧光量子效率,发现该化合物具有较强的荧光性质。利用密度泛函理论(density functional theory, DFT)方法,在B3LYP/6-311G基组水平上优化了该化合物的基态分子构型。采用相同的方法和基组计算了标题化合物的振动频率,频率数据中没有虚频,即该优化构型是稳定的。分析理论计算结果发现：标题分子具有较强的芳香性和较大共轭体系。在基态优化结构的基础上应用含时密度泛函理论(TD-DFT),在B3LYP/6-31G水平上计算并研究了此化合物的吸收光谱。用单激发组态相互作用(CIS)方法优化了标题分子的激发态构型,并在此基础上用TD-DFT//B3LYP/6-31G方法计算了这种化合物的荧光发射光谱。将理论计算的光谱性质与实验的光谱数据相比较发现二者吻合较好。分析探讨了化合物分子的结构与其荧光性质之间的关系,为进一步寻找具有荧光性质的化合物提供了理论指导。     

不同位置取代的三氰基乙烯基蒽的含时密度泛函研究

运用密度泛函理论(DFT)RB3LYP方法和ab initio HF单激发态相互作用(CIS)法分别优化了2-三氰基乙烯基蒽(2-TCVA)和9-三氰基乙烯基蒽(9-TCVA)分子的基态及最低激发单重态几何结构.系统分析了前线分子轨道特征,并探索了电子跃迁机理.应用含时密度泛函理论计算了分子的电子光谱,计算结果与实验值符合得较好.     

L-苏氨酸卟啉锌配合物结构及ECD谱理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法和极化连续介质模型(PCM),在B3LYP和混合基组(C,H原子采用6-31G(d);Zn、N、O采用6-311++G(2d,p))水平对L-苏氨酸卟啉锌(L-Thr-TPPZnII)的基态几何构型进行了优化;以优化得到的稳定构型为基础,采用含时密度泛函理论(TD-DFT)方法,在相同基组水平进行了电子圆二色谱(ECD)研究,根据计算获得的电子跃迁吸收波长(λ)和电子旋转强度(R)拟合得到了ECD谱.除吸收峰位置有一定的蓝移外,计算获得的ECD谱带形与实验谱基本吻合.通过跃迁性质分析对实验光谱进行了理论解析.理论研究发现L-Thr-TPP ZnII的ECD谱吸收带主要来源于分子内的π→π*的荷移跃迁.353 nm处的负性Cotton效应具有明显的分子内电子转移特征,电子从卟啉环向氨基酸残基转移.     

聚苯胺在聚合物发光二极管中的空穴传输作用

报道了聚苯胺中间氧化态(emeraldine base form PANI-EB)空穴传输层对以PPV衍生物(PTA-PPV,PTA-DMPPV和MEH-PPV)为发光层和Alq₃为电子传输层构成的多层结构的发光二极管的影响。实验结果表明,在器件中PANI-EB空穴层的引入能有效地降低器件的启亮电压和提高器件的发光亮度,其影响程度依赖于PPV衍生物的结构。     

利用激基复合物发光的有机白光电致发光器件

以NPB为空穴传输材料,(dppy)BF为发光层,Alq为电子传输层和色度调节层,制备了有机白光电致发光器件.该器件的白光发射是来自于(dppy)BF与NPB的固界表面形成的激基复合物发光,以及NPB与(dppy)BF发射的蓝光.该白光器件的色度稳定,在电压10～25V的变化范围内,色坐标变化由(0.29,0.33)到(0.31,0.35).器件在4V开启,12V电压下亮度和效率分别为200cd/m²和0.45lm/W.     

以联苯乙烯衍生物为发光层的蓝色有机发光二极管特性的研究

以一种新型联苯乙烯衍生物NPVBi作为发光层，制备了结构为：ITO／TPD／NPVBi/Alq3/LiF/Al的有机薄膜电致发光器件，其中TPD厚度保持为50nm,NPVBi与Alq3厚度之和保持为50nm。通过调节NPVBi与Alq3的厚度，获得了色纯度较好的NPVBi蓝色电致发光，最高亮度为708cd/m^2，最大流明效率为1.13lm/W。结果表明，发光层NPVBi和电子传输层Alq3的厚度对器件的发光特性有显著的影响。     

基于迭层结构的高效红色有机电致发光器件

为了提高红色有机电致发光器件的亮度和效率,引入Alq3:Mg/WO3作连接层制备了红色迭层有机电致发光器件.通过调节WO3的厚度得到了最佳器件,其效率和亮度达到了普通器件的三倍和四倍.利用铕配合物[Eu(DBM)3bath]和小分子染料器件(DCJTI)单元进行组合制备迭层器件,结构为ITO/TPD/DCJTI:CBP/BCP/Alq3/Alq3:Mg/WO3/TPD/Eu(DBM)3bath:TPD/Eu(DBM)3bath/LiF/A1,器件的最大亮度达8609 cd/m'2,最大效率达10.2 cd/A.     

有机薄膜电致发光器件结构与发光特性的研究

从有机电致发光薄膜的发光机理出发，通过以Ａｌｑ薄膜器件、ＰＶＫ为空穴传输层和Ａｌｑ为发光层的双层 及ＰＶＫ掺荧光材料Ｐｅｒｙｌｅｎｅ的双层薄膜器件的研制，从器件的电致姚谱、电流密度－电压特性、亮度－电压特性的曲线的测试结果，计算分析了器件的流明效率、量子效率，并对有机薄膜电致发光器件的结构与发光特性之间的关系进行研究，利用能级理论分析了器件的姚特性随器件的结构不同所具有的规律。实验表明，加入ＰＶＫ     

一种新型有机电致微腔结构的双模发射

采用结构Glass／DBR／ITO／NPB／NPB：Alq／Alq／Al制作了有机微腔电致发光器件。将空穴传输材料与发光材料以一定比例混合作为发光层，为了便于对比，在不改变有机层的膜厚的情况下同时制作了传统的异质结微腔器件，发现两种器件的发光光谱有很大不同，器件的复合效率与传统的异质结器件相比也得到了很大提高，这是因为将两种有机材料混合能消除界面势垒，提高器件的复合效率，从而提高了器件的发光性能，实现了微腔双模发射，且两个模式的半峰全宽分别为8nm和12nm。通过进一步优化器件结构可以实现微腔白光发射。     

有机多层量子阱结构的光致发光特性的研究

采用多源高真空有机分子束沉积系统(OMBDs),将两种有机小分子材料PBD和Alq₃以交替生长的方式,制备了不同厚度的PBD/Alq₃有机多层量子阱结构(OMQWs), 并利用电化学循环伏安法和光吸收分别测定了PBD和Alq₃的最低空分子轨道(LUMO)和最高占据分子轨道(HOMO)。该结构类似于无机半导体中的Ⅰ型量子阱结构,PBD层作为势垒层,Alq3层作为势阱层和发光层,并进行了小角X射线衍射(XRD)的测量。利用荧光光谱研究了OMQWs光致发光(PL)特性,得到随着阱层厚度的降低,光致发光的峰位将蓝移;同时随垒层厚度的减小,PBD的发光峰逐渐消失。利用量子阱结构可以使PBD的能量有效的传递给Alq₃,从而增强Alq₃的发光。     

Organic single-quantum-well electroluminescent device

A new kind of single-quantum-well electroluminescent (EL) device consists of a hole transport N,N-Bis(3-methyphenyl)-N,N-diphenylbenzidine(TPD) layer, and electron transport 8-(quinolinolate)-aluminum(Alq) layer and a light emitting layer of Alq doped with 5,6,11,12-tetraphenylnaphthacene (rubrene) has been fabricated by the multisource-type high-vaccum organic molecular deposition. The dopant rubrene is as a potential well, and the undoped Alq layer is as a barrier layer. The EL spectra shows the spectral narrowing and the emission peak energy blue-shift, and the efficiency and luminance of the device have been significantly improved. The experimental phenomena is explained as the result of recombination of carriers from the quantized energy state.     

Energy distribution in white organic light-emitting diodes with three primary color emitting layers

Two types of organic light-emitting diodes with structures of ITO/N,N'-bis(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl,1,1'-biphenyl-4,4'-diamine (NPB)/tris(8-hydroquinolinato)aluminum(Alq 3)/2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-l,10-phenanthroline(BCP)/Alq 3:4-dicyanomethylene-2-(tert-butyl)-6-methyl-4H-pyran(DCJTB)/Alq 3 /Al and ITO/NPB/BCP/Alq 3 /Alq 3:DCJTB/Alq 3 /Al were studied.NPB was chosen as a hole-transporting/blue-emitting layer.Alq 3 adjacent to BCP acted as a green emitting layer while that adjacent to the Al cathode acte...     

基于新型空穴传输材料的有机电致发光器件的研究

利用真空蒸镀方法以N2,N7-二(间甲苯胺基)-N2,N7-二苯基-2,7-二胺基-9,9-二甲基芴[2,7-bis(pmethoxyphenyl-m'-tolylamino)9,9-dimethylfluorene,TPF-OMe]为空穴传输层、8-羟基喹啉铝[tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum,Alq3)]作为发光层及电子传输层,制备了双层器件.与制作的典型双层结构N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺[N,N'-biphenyl-N,N'-bis-(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'diamine,TPD/Alq3]器件相比,电流密度较大,发光效率低,发光谱峰为516 nm,色坐标为(0.30,0.53),为Alq3材料发光.以TPF-OMe为发光层兼空穴传输层,2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲罗啉(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-l,10-phenanthroline,bathocuproine或BCP)为空穴阻挡层,Alq3为电子传输层,制作三层有机电致发光器件.结果表明,光谱峰值在414 nm,色坐标为(0.20,0.24),为蓝色光,是TPF-OMe材料本身发光,器件在15 V电压下电流密度为1137 mA/cm2,亮度为900 cd/m2,在3 V偏压下有最大流明效率,为0.11 lm/W.基于TPF-OMe材料的器件的击穿温度比基于TPD材料的器件高近20℃,原因可能在于TPF-OMe材料比TPD材料高19℃的玻璃化转变温度(Tg).