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研究生：	許榮宸 Hsu, Lung-Chern
論文名稱：	有機發光二極體星狀非結晶形分子的計算與構形分析 Calculation and Conformatuonal Analysis of Starburst Amorphous TPA-derived Substances for Organic Light Emitting Diode(OLED)
指導教授：	蘇世剛 Su, Shyh-Gang
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	理學院 - 化學系碩士在職專班 Department of Chemistry (on the job class)
論文出版年：	2008
畢業學年度：	96
語文別：	中文
論文頁數：	128
中文關鍵詞：	有機發光二極體、星狀非結晶形分子
外文關鍵詞：	OLED, Starburst Amorphous TPA-derived Substances
相關次數：	點閱：66 下載：1
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我們利用DFT B3LYP/6-31g*量子力學方法計算TDATA(4,4'4"-tris (diphenylamino)triphenylamine和TDAB(1,3,5-tris(diphenylamine)benzene)
、TDAPB(1,3,5-tris(4-diphenylaminophenyl)benzene主要差異在其中心單位,TDATA以氮原子為中心、TDAPB 及 TDAB以苯環為中心;而TDAPB與TDAB差異在於中心苯環分別接triphenylamine、diphenylamine。在能階方面這些星狀非結晶形分子均呈現較高HOMO且離子化能(IP)為TDAB>TDAPB>TDATA當其於ortho、meta、para位置接甲基、氟基取代基,則發現接氟基取代基其IP會增加且meta>para>ortho,當其接甲基則TDATA、TDAPB會使離子化能降低且ortho>meta>para、而TDAB接甲基會使離子化能於ortho位置增加,而meta、para位置減少且meta>para。
在構形方面所有星狀非結晶形分子中性分子其TPA結構部份鍵長為1.4193~1.4231A0、二面角為69~720且於ortho位置由於立體障礙,無論接甲基或氟基取代基在鍵長及二面角均會產生變化。在電荷密度分析方面,我們由Mulliken 電荷密度分佈知所有星狀非結晶形分子中性分子氮原子均帶負電荷其值為-0.65 ~ -0.66,而苯環均帶正電荷其值為0.21~0.22且苯環會隨所連接氮原子數目而具有加成性,當其於ortho、meta、para位置接甲基、氟基取代基及取代基數目並不會影響其上述性質。且藉由密立根電荷密度分佈，陽離子分子與中性分子之電荷分佈差異量與分子之MO比對，我們可以驗證電荷傳輸路徑由中性分子之HOMO分佈區域傳輸至陽離子分子之HOMO分佈區域。

We used DFT B3LYP/6-31g*method to calculate TDATA(4,4'4"-tris (diphenylamino)triphenyl) and TDAB(1,3,5-tris-(diphenylamine)benzene) TDAPB(1,3,5-tris(4-diphenylaminophenyl)benzene.the main difference in its certre unit,TDATA regards atom of nitrogen as the centre.TDAPB and TDAB regards phenyl ring as the centre.TDAPB and TDAB difference lie in the centre phenyl ring connects triphenylamine and diphenylamine.In the energy level that these starburst amorphous molecular appear high HOMO and ionization potential is TDAB>TDAPB>TDATA.connect as it methyl and fluoro substituent on the ortho meta and para position is it connect fluoro substituent their IP will increase and meta>para>ortho.connect methyl substituent their TDATA and TDAPB IP will decrease and ortho>meta>para.TDAB will increase on the ortho and it will decrease on the meta and para(meta>para).In the conformatios that neutral molecule of starburst amorphous molecular that its TPA structure moiety bond length is 1.4193~1.4231A0 and dihedral angle is 69~720. because of three-dimensional obstacle connect methyl or fluoro substituent bond length and dihedral angle can produce change on the ortho position.Analyse the respect in the density of charge ,we is it kown by Mulliken charge density all nitrogen atom of neutral molecule of starburst amorphous molecular bring negative charge its value distribute -0.65~ -0.66 , and phenyl ring bring positive charge its value distribute 0.21~0.22 and phenyl ring can add get intoing with figure of atom of nitrogen,connect as it methyl and fluoro substituent and substituent figure can not influence above-mentioned nature on the ortho meta and para position.And while distributing by setting up the Mulliken charge density ,cation molecule and the neutral molecule that amount of difference distributed of charge are right compared with MO of the molecule,we can prove the charge is transmitted that the route is distributed in the HOMO area of the cation molecule from the HOMO area of the neutral molecule .

第一章 簡介………………………………………………………. 1
1-1 前言.............................................. 1
1-2 OLED 之原理…………………………………………………. 3
1-3 OLED 材料特性………………………………………………. 5
1-4 螢光理論……………………………………………………… 9
1-5 研究目標與方向……………………………………………… 12 
第二章 分析原理…………………………………………………. 13
2-1前言……………………………………………………………. 13	
2-2 Marcus electron transfer theory…....………………. 14 
第三章 星狀非結晶形分子的計算與構形分析…………………. 17
3-1 前言…………………………………………………….…... 17
3-2 能階分析………………………………………………..….. 19
3-3 構形分析……………………………………………..…….. 23
   3-3-1鍵長(Bond Length) 分析………….….………….…. 24
   3-3-2 二面角(Dihedral Angle) 分析…………….…….… 25
3-4 電荷密度(Charge Density) 分析……………….…….…… 29
3-5 分子軌域(Molecular Orbitals,MO) 分析………..…….… 31
3-6 Ionization Potential and Reorganization Energy….… 36
3-7 結論………………………….…………………..……..….. 38
第四章 星狀非結晶形分子取代基的計算與構形分析…... …… 39
4-1前言….. …………………………………….………………… 39
4-2 能階分析……………………………………………..………. 40
4-3 構形分析………………………………………………..……. 45
   4-3-1鍵長(Bond Length) 分析….. …………………….…. 46
   4-3-2 二面角(Dihedral Angle) 分析…………………..... 48 
4-4 電荷密度(Charge Density) 分析…………………………… 51
4-5 分子軌域(Molecular Orbitals,MO) 分析………….……… 59
4-6 Ionization Potential and Reorganization Energy…... 62
4-7 結論…………………………………………..…………….… 65
第五章 TDAB於ortho位置取代基化合物的計算與構形分析.…...67
5-1前言…………………………………………………...………. 67
5-2 能階分析…………………………………………………...… 69
5-3 構形分析…………………………………………...………… 70
   5-3-1鍵長(Bond Length) 分析……………………..…………71
   5-3-2 二面角(Dihedral Angle) 分析………….………….. 71
5-4 電荷密度(Charge Density) 分析………………. …………76  
5-5 分子軌域(Molecular Orbitals,MO) 分析… ……………… 79
5-6 Ionization Potential and Reorganization Energy.…… 81
5-7 結論….. …………………………………..………………… 83
結論……………………………………………...….……………. 84
參考文獻……………………………………………....…………. 87
附錄………………………………………………....……………. 89
圖     表
圖 1-1 Anthracene的結構式………………………………………. 2 
圖1-2 C.W Tang雙層元件示意圖…………………………..……… 2 
圖1-3 PPV的結構式………………………………………..………. 2 
圖 1-4 OLED元件示意圖..................................4   
圖 1-5 OLED發光的三步曲…………….……………..………… 4   
圖 1-6 CuPc的結構式……………………………………………..5
圖 1-7 Triphenylamines的結構式……………………………. 6 
圖 1-8 DCM2的結構式…………………………………………… 7  
圖 1-9電洞阻隔層能階示意圖……………………………………8
圖 1-10 Alq3的結構式…………………………………………. 8
圖 1-11分子能階簡圖…………………………………………. 10
圖 1-12電子旋轉方向示意圖…………………………………. 10
圖2-1 反應的位能(potential Energy curve )曲線………. 14
圖 3-1星狀非結晶形分子的結構………………………….... 18 
圖3-2 TPA and diphenylamine結構鍵角命名定義………….. 18
圖3-3電子在有機半導體中的傳遞……………………………… 21
圖3-4 TPA的中心amine氮原子sp2- bonding 軌域………….. 21
圖3-5鍵長、二面角和電荷分佈命名的定義……………….... 23
圖3-6 Nb-C1鍵長差異量………………………………………… 26
圖3-7 星狀非結晶形分子的陽離子分子(2-3)二面角……….. 28
圖3-8 TPA分子軌域…………………………………………….. 32
圖3-9 TDAB分子軌域…………………………………………... 33 
圖3-10 TDAPB分子軌域………………………………………... 34
圖3-11 TDATA分子軌域………………………………………... 35
圖 4-1星狀非結晶形分子取代基化合物的結構………………. 39
圖 4-2 TDAB取代基化合物HOMO 和 LUMO的能階………...... 42
圖 4-3 TDAPB取代基化合物HOMO 和 LUMO的能階……....... 42
圖 4-4 TDATA取代基化合物HOMO 和 LUMO的能階…....... …43
圖 4-5 TDAPB 家族實驗值與計算值 energy gap……………. 43
圖4-6星狀非結晶形分子甲基或氟基取代之Tg….. …………. 44
圖4-7鍵長、二面角和電荷分佈命名的定義….. ……….….. 45
圖4-8 星狀非結晶形分子中性分子取代基化合物
      外在鍵長(Nb-C3).................................47
圖4-9 星狀非結晶形分子取代基化合物鍵長差異量……………47
圖4-10星狀非結晶形分子取代基中性分子化合物(1-2)平面
     二面角.......................................... 49
圖4-11星狀非結晶形分子取代基中性分子化合物(2-3)平面
     二面角…………….………………………………………. 49
圖4-12星狀非結晶形分子取代基陽離子分子化合物(1-2)平面
     二面角…………….………………………………………. 50
圖 4-13 星狀非結晶形分子取代基陽離子分子化合物(1-3)平面
     二面角………………….…………………………………. 50
圖4-14 TDAB 家族中性分子MO,HOMO and LUMO……...……… 60
圖4-15 TDAPB 家族中性分子MO,HOMO and LUMO……...……. 60
圖4-16 TDATA 家族中性分子MO,HOMO and LUMO….... ……. 61
圖 5-1TDAB 於ortho位置取代基化合物的結構…………….….67
圖5-2 TDAB 於ortho位置取代基化合物HOMO 和 LUMO的能階..69
圖5-3鍵長、二面角和電荷分佈命名的定義…………………… 70
圖5-4 TDAB 於ortho位置取代基中性分子化合物的鍵長……. 72
圖5-5 TDAB 於ortho位置取代基陽離子分子化合物的鍵長.… 73
圖5-6 TDAB 於ortho位置取代基中性分子化合物的二面角.… 74
圖5-7 TDAB 於ortho位置取代基陽離子分子化合物的二面角. 75
圖5-8 TDAB 於ortho位置取代基中性分子化合物的MO,HOMO and    LUMO…………………………………………………………………80
附圖1 o-MTDAB分子軌域………………………………………. 105
附圖2 m-MTDAB分子軌域………………………………………. 106
附圖3 p-MTDAB分子軌域………………………………………. 107
附圖4 o-FTDAB分子軌域………………………………………..108
附圖5 m-FTDAB分子軌域………………………………………. 109
附圖6 p-FTDAB分子軌域…………………………………..... 110
附圖7 o-MTDAPB分子軌域…………………………………….. 111
附圖8 m-MTDAPB分子軌域……………………………………… 112
附圖9 p-MTDAPB分子軌域………………………… …………..113
附圖10 o-FTDAPB分子軌域……………………………………..114
附圖11 m-FTDAPB分子軌域……………………………… …….115
附圖12 p-FTDAPB分子軌域……………………………………..116
附圖13 o-MTDATA分子軌域….. ……………………………….117
附圖14 m-MTDATA分子軌域………………………………......117
附圖15 p-MTDATA分子軌域……………………………........118
附圖16 o-FTDATA分子軌域………………………….………….120
附圖17 m-FTDATA分子軌域….. ……………………………….121
附圖18 p-FTDATA分子軌域…………………………… ……….122
附圖19 o-4MTDAB分子軌域……………………………… …….123
附圖20 o-5MTDAB分子軌域………………………………… ….124
附圖21 o-6MTDAB分子軌域…………………………………… .125
附圖22 o-4FTDAB分子軌域……………………………........126
附圖23 o-5FTDAB分子軌域……………………………………..127
附圖24 o-6FTDAB分子軌域……………………………………..128
表 3-1星狀非結晶形分子化合物HOMO 和 LUMO的能階….... 20
表 3-2星狀非結晶形分子化合物鍵角(αβ和γ)和鍵角和
   (α+β+γ) ……………………………………………....... 22
表3-3 ΔHOMO 與 分子量關係………………………………... 22
表 3-4星狀非結晶形分子鍵長………………………………… 26
表 3-5星狀非結晶形分子二面角………………………… ... 27
表3-6 星狀非結晶形分子Mulliken電荷密度分佈……….... 30
表3-7 Ionization Potential (IP) and Reorganization Energy (λ+) in eV…………………………………………… …………37
表4-1 TDAB ~CH3取代基Mulliken電荷密度分佈……… ……53
表4-2 TDAB ~F取代基Mulliken電荷密度分佈…. ……………54
表4-3 TDAPB ~CH3取代基Mulliken電荷密度分佈…………….55
表4-4 TDAPB ~F取代基Mulliken電荷密度分佈……………….56
表4-5 TDATA ~CH3取代基Mulliken電荷密度分佈… ………..57
表4-6 TDATA ~F取代基Mulliken電荷密度分佈………… ……58
表4-7 TDAB家族IP and Reorganization Energy (λ+) in   eV…………………………………………………… …………..63
表4-8 TDAPB家族IP and Reorganization Energy (λ+) in eV.63
表4-9 TDATA家族IP and Reorganization Energy (λ+) in eV.64
表5-1TDAB於ortho位置化合物命名……………………………68
表5-2 TDAB 於ortho位置~CH3取代基Mulliken電荷密度分佈.77
表5-3 TDAB於ortho位置 ~F取代基Mulliken電荷密度分佈…78
表5-4 TDAB 於ortho位置取代基IP and Reorganization Energy (λ+)in eV……………………………………………………………82
附表1 TDAB ~CH3取代基化合物鍵長…... ….. ….. … ….89
附表2 TDAB ~F取代基化合物鍵長….. ….... ….. … ……90
附表3 TDAPB ~CH3取代基化合物鍵長….. ….. …. .. …..91
附表4 TDAPB ~F取代基化合物鍵長….. ….. ….... ……..92
附表5 TDATA ~CH3取代基化合物鍵長….. ….. …. ……….93
附表 6 TDATA ~F取代基化合物鍵長….. ….. ….. … ……94
附表7 TDAB ~CH3取代基化合物二面角….. ….. … ……...95
附表8 TDAB ~F取代基化合物二面角….. ….. ….. ….……96
附表9 TDAPB ~CH3取代基化合物二面角.….. ….. …. ……97
附表10 TDAPB ~F取代基化合物二面角….. …. ...........98
附表 11 TDATA ~CH3取代基化合物二面角….. ….. ….....99
附表12 TDATA ~F取代基化合物二面角….. ….. …. ……..100
附表 13 TDAB於ortho位置 ~CH3取代基化合物鍵長…… ……101
附表14 TDAB 於ortho位置~F取代基化合物鍵長….. …….. 102
附表15 TDAB 於ortho位置~CH3取代基化合物二面角…..……103 
附表16 TDAB 於ortho位置~F取代基化合物二面角…………..104
                                    

參考文獻
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校內：立即公開
校外：2008-07-23公開

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