电致发光材料的电子结构和分子设计研究

21世纪信息科学技术及产业的飞速发展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。有机电致发光显示器件由于响应速度快,适合于全彩色的动态图象显示,同时驱动电压低，能与数字图象技术兼容,工艺低成本,因而是实现未来超薄型大面积平板显示的关键技术。对其进行基础理论研究是进一步推进其工业化进程的原动力。本项目立足研究有机电致发光材料的分子电子结构，考察分子电子结构对发光及载流子（电子、空穴）注入及传输性能的影响，表征分子的电子结构，弄清电致发光的机理，在了解分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，探索改进三大类分子：（一）小分子（以金属有机配合物为主），（二）共轭高聚物，（三）低聚物（包括树枝状、梯型及有机/无机杂化结构等）的结构，实现对发光波长及载流子注入与传输速率的调控，得到各方面品质（主要包括发光及载流子注入与传输性能）优良的多功能材料。

有机电致发光材料是实现未来超薄型大面积平板显示的重要物质基础。本项目就电致发光材料的注入、传输和发光性质展开了系统的理论研究。主要侧重于三大问题的研究：杂并苯类有机化合物的载流子传输与调控；载流子注入与发光颜色调控；金属有机化合物的磷光性质研究；红色电致发光材料的分子电子结构探索及光物理性质调控与设计。取得了一些重要研究成果如下：.1)发展了研究载流子传输的方法。提出了改进并苯体系的载流子传输的几种策略。引入吡嗪、芳香二亚胺到并苯体系是获得优良N型有机半导体材料的有效手段。与引入吡嗪环相反，引入二氢吡嗪、交替引入噻吩环和苯环结构将更有利于形成p-型有机半导体材料。引入Si会增加重组能值而不利于电荷传输。相反，引入硫则是一个有效降低空穴重组能的办法。.2)理论研究和预测环状噻吩分子有大的载流子迁移率。环状分子具有大的空穴迁移率，重要的是，他们还具有很突出的电子迁移率。.3)详尽地研究了苯并噻二唑基衍生物、8-羟基喹啉硼及其衍生物、喹喔啉及二苯基芴化合物、芴衍生物的分子结构及光物理性质之间的关系，提出了调控光物理性质与分子设计的策略。.4)系统调研Cu（I）、Pt（II）、Ir（III）和Hg（II）金属有机配合物的载流子的注入、传输及发光性能。提出金属磷光化合物作为OLED材料，MLCT的存在与IL，LLCT一起是电子自旋禁阻跃迁出现的决定性因素。另外前线轨道中有大的金属成份是高量子效率发光的关键。