影响载流子迁移的因素和多元环分子激发态质子转移的研究

发布时间：2021-06-09 15:52

　　本论文主要使用密度泛函理论（DFT）和含时密度泛函理论（TDDFT）与光谱实验技术相结合的方法,研究了影响有机半导体材料载流子迁移性质的因素以及含不同多元环氢键的分子激发态质子转移（ESPT）反应的机理,主要的研究内容及相关结论如下:（1）采用第一性原理计算与Marcus理论相结合的方法分别研究了烷基取代和N、O、S三种元素对有机半导体材料载流子迁移率的影响。首先,通过比较bistetracene（BT）分子烷基取代前后结构的重组能、电子耦合及分子间相对距离的大小,发现烷基取代对分子重组能的影响较小,反而可以增强分子间的电子耦合,进而提高了材料的载流子迁移率。随后,我们又选取了结构中含有N、O、S三种元素的N,N’-dioctyl-NDTI（C8-NDTI）分子。通过比较N、O、S三种元素分别对分子重组能、键长及分子轨道的贡献,我们发现:O原子能降低C8-NDTI分子空穴迁移过程中的重组能,也能增加其相邻分子间的电子耦合;S原子则对C8-NDTI分子电子迁移过程中的重组能有减弱效果;而N原子在C8-NDTI分子电子和空穴迁移过程中均无明显贡献。（2）使用TDDFT方法研究了含五元环分子... 

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．２．激发态分子主要的失活途径??

山东大学博士学位论文??处于电子激发态的分子都是能量较高且不稳定的，很容易通过分子内或分子??间的许多过程失去能量，从而重新回到能量较低且稳定的基态。这个释放能量的??过程我们称之为电子激发态的失活。电子激发态既可以通过物理失活又可以通过??化学失活，详细的失活途径概括在图１．２中。??，链射跃＆?ｊｆ?荧光??「分予内失活｜?嗔先??蜱?「内转换??念物理失活＇?无辑射妖迁｜ｐ系间窜妖??ｔｊ?ｔｅａｒ质予转移??＿于失活－化学反应??图１．２．激发态分子主要的失活途径??电子激发态分子内的辐射跃迁和无辐射跃迁过程也可以用图１．３来表示。??ｑ?＝内??５?Ａ?ｊ?：转??Ｓ２?－￣ｊ?＾???卞??＿?４／????吸?发?一???收?出?Ｉ??光?焚?％??子?光?１??ｃ?、?５??〇ｚｔ＝＝＝＝￣４……：?－：．．一：???图１．３．激发态分子内的辐射跃迁和无辐射跃迁过程??３??

山东大学博士学位论文??说，ＥＳＰＴ反应可以分为两个大类，即激发态分子内质子转移反应和激发态分子??间质子转移反应，如图１．４所示。??分子间ＥＳＰＴ?＿??—Ｒ－Ｈ?＋?０＝?＾＾?—Ｒ?＋?Ｈ－Ｑ—??、分子内ＥＳＰＴ??ｒｈ＝ｏｈ、ｓｈ、ｍｈ２．＂??Ｑ＝０、Ｎ、Ｆ．＂??图１．４．激发态分子内和分子间质子转移示意图??１．３．１激发态分子内质子转移??激发态分子内质子转移（ＥＳＩＰＴ），通常指分子被光诱导后其烯醇式－酮式发??生互变异构的光化学过程。当分子中含有相邻的分子内质子给体（－〇Ｈ、－ＮＨ２）??和质子受体（－Ｃ＝０－、－Ｃ＝Ｎ－）时ＥＳＩＰＴ反应可以发生。正常情况下，ＥＳＩＰＴ是??从基态的烯醇式结构开始，受到激发后经过一系列过程又回到基态的烯醇式结构??的循环，整个过程遵循经典的四能级循环，如图１．５所示。??激发态??１／＊＼??吸发?ｆ?Ｉ??收出?丨发??光荧?丨出??子?光?＾＾?荧??基态??Ｂ?Ｋ??图１．５．激发态分子内质子转移过程的四能级循环图??５??

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3220871