摘要
有机发光二极管(OLED)因其具备高效的电致发光、力学的柔软性、较轻的质量以及低消费等特点，在柔性显示及照明领域表现出良好的应用前景。近年来，热激活延迟荧光(TADF)材料可通过反向系间窜越过程收集无辐射的三线态激子实现100％的激子利用率，因而倍受关注。基于D-A结构的TADF分子所制备的OLED器件表现出超高的外量子效率。D-A结构有利于减小最低单线S1与三线T1态之间的劈裂能。然而，具有相似电荷转移特征的S1与T1态之间的自旋轨道耦合也接近消失，导致自旋翻转的驱动力不足。此外，该类分子的S1态往往具有较低的辐射衰减速率。因此，实验上迫切希望能够对TADF材料的电子过程有深入的认识。另一方面，外取出效率是决定器件外量子效率的另一个关键参数。实验上已经意识到分子的堆积模式在一定程度上可影响外取出效率。然而，发光层的无定型特征导致实验上很难观测到原子尺度的分子堆积细节。基于此，本论文通过分子动力学模拟，揭示发光层中影响分子取向的因素，并结合量子化学计算，阐明分子间相互作用与热涨落对激发态电子过程的影响。主要研究进展如下: 1.利用非平衡分子动力学模拟仿真实验气相沉积过程，揭示扭转D-A结构的TADF分子DMAC-TRZ在发射层中的分子取向，结果表明“棒状”结构的DMAC-TRZ在发光层中倾向于形成水平的分子取向。进一步研究表明主客体间的接触位点对客体分子取向有显著影响，受体单元与主体表面的直接接触会导致不利的垂直取向。为了抑制受体单元与主体表面的不利接触，设计了两个具有“盘状”结构的分子。这两个分子的给体单元可以与主体表面形成稳定的三角接触，使得分子的水平取向因子提高50％。 2.对于扭转D-A结构的DMAC-TRZ，在实际薄膜中，由于分子间相互作用与热涨落的影响，D-A间的扭转角呈现以90度为中心的高斯分布。量子化学计算表明扭转角的热涨落可以显著提高S1态的振子强度及S1与T1态之间的自旋轨道耦合，同时维持相对较小的△EsT。 3.采用自洽迭代的量子力学/嵌入电荷方法显示考虑电子极化效应，对高效的近红外TADF分子TPAAP和TPAAQ在晶体环境下的发光机理进行评估。结果表明电子极化效应对于同时获得快速的辐射衰减和RISC速率起到至关重要的意义。还对TPA-QCN和TPAAP在薄膜中的红移机理进行了探究。结果表明对于TPAAP，在薄膜中仍然是电子极化效应主导了S1态的红移。然而，对于共轭性较好的TPA-QCN，在高浓度薄膜中分子间聚集会导致分子间CT态的形成，此时需要同时考虑电子极化与聚集对红移的影响。
NETL