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1、第26卷第4期分子科学学报Vol.26No.42010年8月JOURNALOFMOLECULARSCIENCEAugust2010[文章编号]10009035(2010)04022323电致发光材料的分子设计研究*封继康(吉林大学理论化学研究所,理论化学计算国家重点实验室化学学院,吉林长春130023)[摘要]建立了一套用量子化学理论,对电发光过程的每一步:包括空穴和电子注入,空穴和电子传输,空穴和电子复合形成激子、发光,进行表征、计算、研究的方法.用这套方法,对有机共轭化合物、金属有机配合物、高聚物和低聚物进行了计算研究,通过分子设计,改变分
2、子结构,实现对发光波长及载流子注入与传输速率的调控,为得到各方面品质优良的OLED材料提供了理论上的支持.[关键词]OLED材料;分子结构;分子设计[中图分类号]O641[学科代码]15030[文献标识码]A21世纪是信息科学技术及产业飞速发展的时代.信息产品中人机对话的最终媒介是显示屏,近年来通讯业的高速发展和计算机的迅速普及,对显示器的要求越来越高,平板显示将逐渐成为显示技术的主流.目前,在平板显示中液晶产品仍占整个平板显示的主要份额,这主要是因为液晶显示器有超薄、轻便、体积小、无辐射等优点,但它也有某些不足,主要问题是响应速度慢
3、、被动发光(需要照明光源),视角窄和工作温度范围窄等.为了解决这些问题,国内外的科学家都在努力探索、寻找、开发各方面性能更优异的产品.有机电致发光材料和器件(OLED:organiclightemittingdiode或device)作为新一代显示技术随之应运而生.OLED的研究起源于20世纪50年代,Bernanose等最初在蒽单晶片的两侧加400V的直流电压时[1][2]观测到发光现象,此后1963年Pope等人也获得了蒽单晶的电致发光(EL).真正做成较稳定的OLED是在1987年,美国Kodak公司以华人邓青云博士(Dr.ChingW.Tang)和Va
4、nslyke为首的研究团队,[3]以Alq3作为发光层,实现了高量子效率及低驱动电压的有机电致发光器件,这一成果使有机小分子EL器件的研究进入了一个迅速发展的阶段.不久,1990年,英国剑桥大学的Burroughes等人的研究集体[4]成功地制备了以PPV为发光层材料,通过旋转涂膜技术制备的聚合物LED器件(亦称PLED)使共轭聚合物电致发光的研究进入了一个新的快速发展的阶段.有机电致发光器件的基本结构是两电极间夹有机分子发光层(一般还应有空穴和电子传输层),在低于10V电压驱动下即可实现光的发射(高分子器件一般应低于5V),发射光可从电极侧辐射出来,从而形成
5、平板显示的基础.这种器件具有低开启电压、高亮度、高效率、快速响应、主动发光、视角宽、无辐射,可实现大平面显示及价格低廉等优点,因此被普遍认为是最有发展前景的第三代显示技术.[513]目前OLED的研究已成为国际科学前沿和热点领域,各国产业界亦已投入巨大人力、物力,致收稿日期:20100403基金项目:国家重点基础研究发展规划资助项目(2002CB613406);国家自然科学基金资助项目(29973010;20273023);吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室开放课题基金资助项目(SKLSSM200716).联系人简介:封继康(1938),男,教授,
6、博士生导师,主要从事原子团簇和光电功能材料的理论研究.Email:jikangf@yahoo.com224分子科学学报第26卷力于这一研究领域,如欧洲的Philips,Siemens和Hoechst,日本的Pioneer,Toyota,TDK,SeikoEpson,Sumitomo,NEC和Sanyo,美国的Kodak,HP,IBM和DuPont公司等.美国的政府机构(DARPA)组织了塑基全色发光大屏幕显示的重大项目(投入初期经费3000万美元),欧共体已成立相关专业组织(EuroLED),投入巨额资金,协同分工,联合开发有机电致发光器件.研究有机电
7、致发光材料的分子电子结构,在了解分子电子结构与发光及载流子注入与传输性能关系的基础上,通过分子设计,探索改进材料的结构,实现对性质的调控,得到优良的多功能材料是理论研究的目标.1理论方法电致发光器件的基本结构如下:阳极注入空穴(hole),阴极注入电子(electron),空穴和电子分别通过传输层,最后在发光层复合,形成激子,发光.用量子化学理论和方法,如何对上述过程的每一步进行表征、计算、研究?11电荷注入1.1.1空穴注入+M+M即电离过程,其难易程度可用电离能来衡量.+EIP(电离能)=E=E(M)-E(M).电离能小,易电离,易接收空穴.我们
8、计算了3种形式的+EIP!EIP(v)
