论文部分内容阅读
有机共轭光电材料由于其独特的光物理特性得到了广泛的研究,特别是热活性延迟荧光(TADF)分子以其低廉的价格、极高的激子利用率获得了大量的关注,探究并设计高效的TADF材料对于制备高性能有机光电器件具有举足轻重的意义。鉴于此,本论文基于密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TDDFT),采用计算模拟手段对TADF材料展开了系统的研究和探索,包括现有TADF材料的光电性能、系间窜越速率以及新型TADF材料的分子设计等,主要研究内容如下:深入研究TADF材料系间窜越速率的理性调控,包括系间窜越(ISC)、反系间窜越(RISC)、自旋轨道耦合(SOC)、Marcus重组能、溶剂重组能以及驱动能等性质。基于现有的TADF材料,对材料的系间窜越速率进行了计算模拟,并与实验值进行比对,计算结果表明,理论计算结果与实验室较为吻合,发展了一种较为准备且快速的计算系间窜越速率的方法,为TADF这一类材料的系间窜越速率的计算提供了有效的计算方法,实现了对TADF材料相关性能的理论判定和系统比较。采用六种方法对TADF材料的自旋轨道耦合进行了系统的理论探索,主要包括跃迁组分分析、基于S0/T1态构型下的自然跃迁轨道(NTO)分析、轨道相似度(sH/s L)分析以及采用dalton对TADF分子S1态与T1/T2态的自旋轨道耦合。研究表明,这几种方法对于TADF的跃迁通道均具有很好的预测效果,并且能够半定量化地对S1态与T1/T2态之间的SOC进行有效判定,因此对新型TADF材料的设计具有较好的指导意义。基于4CzTPN分子设计新型TADF材料,基于4CzTPN及相关分子的D-A结构,通过固定给体改变受体的方法设计出7个新的TADF分子,对材料的前线轨道(HOMO、LUMO)、单-三线态能级、自旋轨道耦合(SOC)、自然跃迁轨道(NTO)进行了比较分析,设计并筛选出具有较高性能的TADF材料,并判断受体取代基的数目以及种类对TADF材料性能的影响。