PXZ-FR-DRZ、DMAC-FR-DRZ和CZ-FR-DRZ三者不同光致發(fā)光效率的原因

0 1引言

對于OLED而言，發(fā)光層材料是決定其性能的關(guān)鍵因素，若要實現(xiàn)高效的電致發(fā)光，發(fā)光層材料必須要保證較高的光致發(fā)光效率。從本質(zhì)上講，實現(xiàn)較高的光致發(fā)光效率在于提高輻射躍遷速率或者降低非輻射躍遷速率，如何具體解釋兩者對有機分子電致發(fā)光效率產(chǎn)生影響的作用方式，對于激發(fā)態(tài)的調(diào)控具有重要指導意義。

0 2成果簡介

本工作對PXZ-FR-DRZ、DMAC-FR-DRZ和CZ-FR-DRZ三種分子的激發(fā)態(tài)構(gòu)成做出分析，利用Gaussia、MOMAP軟件模擬了三種分子的振動模式，同時計算了PXZ-FR-DRZ、DMAC-FR-DRZ和CZ-FR-DRZ相應的重組能，闡明了三者具有不同光致發(fā)光效率的原因。其中，PXZ-FR-DRZ和DMAC-FR-DRZ激發(fā)態(tài)中CT態(tài)組分較多，這意味著更低的輻射躍遷速率，同時，PXZ-FR-DRZ和DMAC-FR-DRZ具有更豐富的振動模式，這直接導致了PXZ-FR-DRZ和DMAC-FR-DRZ的總重組能居高不下，無疑大幅加劇了非輻射躍遷速率；相比之下，CZ-FR-DRZ的激發(fā)態(tài)中LE態(tài)組分較多，且振動模式較為簡單，這既降低了非輻射躍遷的能量損失，又保證了較高的輻射躍遷能力，故而CZ-FR-DRZ獲得更高的光致發(fā)光效率，并使基于CZ-FR-DRZ的OLED器件實現(xiàn)了良好的器件效率。

0 3圖文導讀

圖3.1 PXZ-FR-DRZ、DMAC-FR-DRZ和CZ-FR-DRZ的化學結(jié)構(gòu)

表3.1 PXZ-FR-DRZ、DMAC-FR-DRZ和CZ-FR-DRZ的摻雜薄膜與非摻薄膜的光物理參數(shù)

?PXZ-FR-DRZ的即時熒光壽命; ?PXZ-FR-DRZ在脫氧情況下的延遲壽命。

根據(jù)表3.1中顯示，CZ-FR-DRZ在摻雜薄膜和非摻雜薄膜中的光致發(fā)光效率都遠遠強于PXZ-FR-DRZ和DMAC-FR-DRZ，這和CZ-FR-DRZ中的CT組分較少，輻射躍遷速率較高有關(guān)。

圖3.2 PXZ-FR-DRZ、DMAC-FR-DRZ和CZ-FR-DRZ重組能的計算結(jié)果和對于重組能貢獻較大的幾種振動模式

另一方面，我們通過鴻之微MOMAP計算了PXZ-FR-DRZ、DMAC-FR-DRZ和CZ-FR-DRZ的重組能，并且找到了他們對于總體重組能貢獻較大的振動模式。根據(jù)圖3.2所示，PXZ-FR-DRZ的主要振動模式為吩噁嗪的面外彎折振動（67.57 cm?1）和9’9-二甲基芴與三嗪的彎折振動（1686.92 cm?1），DMAC-FR-DRZ的主要振動模式為9,9-二甲基吖啶的面內(nèi)伸縮振動（392.33 cm?1和1090.86cm?1）、9’9-二甲基芴和三嗪的面內(nèi)伸縮振動（1698.13 cm?1）和9,9-二甲基吖啶上甲基的碳氫鍵的伸縮振動（3086.85 cm?1），相比之下，CZ-FR-DRZ的振動模式要相對簡單，其振動主要由9’9-二甲基芴的面內(nèi)彎折振動和伸縮振動（1720.25 cm?1）所貢獻。另外，PXZ-FR-DRZ、DMAC-FR-DRZ和CZ-FR-DRZ的重組能之和分別為4073.98 cm?1、5298.18 cm?1和2402.47 cm?1，PXZ-FR-DRZ和DMAC-FR-DRZ的總重組能明顯高于CZ-FR-DRZ，這也證明CZ-FR-DRZ的振動模式是三種分子中最為簡單的。CZ-FR-DRZ較低的重組能主要可以歸因于兩點，首先CZ-FR-DRZ作為HLCT型激發(fā)態(tài)的分子，其內(nèi)部的LE態(tài)組分要高于DMAC-FR-DRZ和PXZ-FR-DRZ，LE態(tài)的電子離域范圍相對較小，天然具有低重組能的特性；其次CZ-FR-DRZ的電子給體咔唑具有剛性的結(jié)構(gòu)，并不會產(chǎn)生過多的振動模式，而吩噁嗪會產(chǎn)生面外彎折振動，9,9-二甲基吖啶不僅具有面內(nèi)的伸縮振動，還具有兩個甲基的碳氫鍵的伸縮振動，進一步增大了DMAF-FR-DRZ的重組能。結(jié)合表3.1中的數(shù)據(jù)，我們可以認為，CZ-FR-DRZ在摻雜狀態(tài)下能實現(xiàn)高于PXZ-FR-DRZ和DMAC-FR-DRZ的光致發(fā)光效率，主要歸功于對振動模式的有效抑制，降低了CZ-FR-DRZ的總體重組能，減少了非輻射過程對能量的損耗。

0 4小結(jié)

本文利用鴻之微MOMAP軟件，對PXZ-FR-DRZ、DMAC-FR-DRZ和CZ-FR-DRZ的重組能和振動模式進行了分析，指出了CZ-FR-DRZ具有更高光致發(fā)光效率的原因：即HLCT激發(fā)態(tài)的特性與CZ-FR-DRZ相對剛性的分子結(jié)構(gòu)，在提升輻射躍遷能力的同時，抑制了非輻射躍遷速率，這為基于CZ-FR-DRZ的OLED器件實現(xiàn)高效的藍光發(fā)射奠定了基礎。