基于BCzVB的高效非掺杂蓝色有机电致发光器件

以超薄插入方式制备了基于BCzVB(1,4-bis[2-(3-N-ethylcarbazoryl)vinyl]benzene)的高效非掺杂蓝色有机电致发光器件.器件的结构为ITO/MoO_(3)/TAPC(1,1-bis((di-4-tolylamino)phenyl)cyclohexane,50 nm)/BCzVB(x nm)/CBP(4,4’-N,N’-dicarbazole-biphyenyl,20 nm)/BCzVB(x nm)/TPBi(1,3,5-tris(1-phenyl-1H-benzimidazol-2-yl)benzene,20 nm)/LiF(1.5 nm)/Al.当BCzVB厚度x为0.3 nm时,器件的最高亮度为12800 cd/cm^(2),最高外量子效率为2.1%(电流效率2.8 cd/A),CIE色坐标为(0.15,0.17).通过优化空穴注入层MoO_(3)的厚度,器件的最高亮度和外量子效率分别达到了14200 cd/cm^(2)和4.2%(电流效率为5.66 cd/A),外量子效率提升了一倍.这远超目前报道的基于BCzVB蓝色OLED的最高效率.

有机光伏异质结氟化苯三唑聚合物给体/十环熔合非富勒烯受体的理论研究

本文为了理解由十环熔合非富勒烯受体和含有氟化苯三唑聚合物给体组成的有机光伏器件的优异光伏性能(光电转换效率大于13%),借助深入的量子化学计算,研究了氟化苯三唑聚合物给体、十环熔合非富勒烯受体及其异质结界面模型面-面相向构型复合物的几何结构、分子轨道、激发特性、分子表面静电势、转移电量和电荷转移距离.结果表明,氟化苯三唑聚合物给体:十环熔合非富勒烯受体异质结的卓越光伏性能是由于十环熔合非富勒烯受体分子内给体和受体片段之间的共面性,氟化苯三唑聚合物给体和十环熔合非富勒烯受体的电荷转移和杂化激发,在可见区域的互补光学吸收,以及从氟化苯三唑聚合物给体到十环熔合非富勒烯受体的分子表面静电势差值较大引起的.氟化苯三唑聚合物给体/十环熔合非富勒烯受体复合物的电子结构和激发表明,激子解离可以通过基于空穴转移的受体局域激发的衰退来实现,这不同于基于富勒烯受体的有机光伏的激子解离机理.通过Marcus理论评估的激子解离、电荷复合和电荷转移过程的速率常数表明有效的激子解离也是良好光伏性能的原因.

Alq基有机发光二极管中Liq的“n型掺杂”机理研究

通过将Liq(8-hydroxyquinolinato-lithium)掺入电子传输层Alq(tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum)中,制备了具有不同结构的仅传输电子的单载流子器件。实验结果表明,掺杂器件的电性能劣于含Liq/Al复合阴极的非掺杂器件,优于含Al阴极的非掺杂器件,这表明掺入Alq的Liq没有产生明显的“n型掺杂”效应,其具有双重作用:掺杂后分散在Alq/Al阴极界面上的Liq以电子注入层的形式出现,通过增强电子注入来提高器件电流;掺杂后存在于Alq体相中的Liq由于自身的导电性差,对电子传输具有不利影响,从而降低了器件的电流。在电致发光器件的测试中,Liq的掺杂表现出类似的现象,掺入Liq的器件性能介于非掺杂具有Liq/Al阴极和Al阴极结构器件之间,三种器件的最大电流效率分别为3.96,4.27和2.27 cd/A,并且在吸收光谱和光致发光光谱中观察不到电荷转移所带来的额外变化。

有机染料敏化剂JK16和JK17的几何结构、电子结构及相关性质(英文)

运用密度泛函理论中的杂化泛函B3LYP研究了高效太阳能电池新型染料敏化剂JK16和JK17的几何结构、电子结构、极化率和超极化率,并用含时密度泛函理论(TDDFT)研究了电子吸收谱.基于含时密度泛函理论计算结果和实验结果的定性符合,指认了在可见和近紫外区的吸收属于π→π*跃迁.计算结果还表明JK16和JK17激发能最低的三个跃迁都与光诱导电荷转移过程有关,而且二-二甲基芴氨基苯并噻吩基团对光电转换过程的敏化起主要作用,发生于染料敏化剂JK16、JK17和TiO2界面之间的电荷转移是由染料分子激发态向半导体导带的电子注入过程.此外,通过对JK16和JK17的比较,分析了亚乙烯基对几何结构、电子结构和谱学特性的影响.

Si_3N_4团簇结构与性质的密度泛函理论研究(英文)

用杂化密度泛函B3LYP在6-31G*的水平上研究了Si3N4团簇可能结构的平衡几何构型和电子结构,得到了24个可能的异构体.Si3N4团簇的最稳定结构是由7个Si—N键和2个N—N键形成的3个四边形构成的三维结构.用自然键轨道方法(NBO)分析了成键性质,结果表明,Si—N键中的Si、N原子的净电荷较大,说明Si—N键中Si、N原子的相互作用主要是电相互作用.最强的IR和Raman峰分别位于1033.40 cm-1,473.63 cm-1处.并且讨论了最稳定结构的极化率和超极化率.

混合团簇Cu_(13-n)Ag_n(n≤13)基态结构的遗传算法研究

在混合团簇基态结构优化的遗传算法方案中增加了交换算子,结合Gupta紧束缚模型势研究了Cu13-nAgn团簇的最低能量结构,选择合适的交换和杂交概率,可有效地提高优化效率,优化结果表明,Cu13和Ag13是全对称的二十面体,n=1～10的混合团簇能形成稳定结构,其构型是在二十面体基础上发生畸变,Cu原子趋于处在团簇中心,随着Ag原子数目的增加,原子间的平均距离单调增加,团簇的结合能单调减小,Cu2Ag11和CuAg12只存在亚稳结构。

Ir_n(n=2-25)团簇基态结构的遗传算法研究

用遗传算法结合Gupta紧束缚模型势研究了Irn(n=2-25)团簇的基态结构.分析了Irn(n=2-25)团簇的基态结构随团簇尺寸的变化规律.计算结果表明,Irn(n=2-25)团簇的每个原子的平均束缚能和平均第一近邻随团簇尺寸的增加而增大,以总束缚能的二阶差分为判据,Irn(n=2-25)团簇的幻数是4、7、9、13、15、19、23.

亚甲基富勒烯衍生物[6,6]-苯基-C_(61)丁酸甲酯的密度泛函研究(英文)

运用密度泛函理论和含时密度泛函理论研究了亚甲基富勒烯衍生物[6,6]-苯基-C61丁酸甲酯(PCBM)的几种物理化学性质,包括几何结构、电子结构、电荷布居与成键,以及IR、Raman和电子吸收光谱.自然键轨道方法的结果表明,大约有0.11个电子通过成键由分子的一部分苯基和丁酸甲酯基团(电子给体)转移到富勒烯笼(电子受体).最强的IR和Raman谱峰来自于不同的振动模式,分别位于1773和1492cm-1处.计算的各向同性极化率、极化率各向异性不变量以及超极化率分别是577.7、96.9、-22.8a.u..基于含时密度泛函理论计算并分析了PCBM的电子吸收谱,在349nm处的吸收峰与实验结果符合很好.

Al_8P_8团簇环状结构与性质的密度泛函理论研究

用密度泛函理论(DFT)中的杂化密度泛函B3LYP方法,在6-31G鄢水平上对Al8P8团簇的环状结构进行了几何结构优化,并在同一水平上计算了Al8P8团簇的电子结构、振动特性及极化率和超极化率.用自然键轨道(NBO)方法分析了成键性质,Al8P8团簇中离子键和共价键共存,而且在不同轨道中原子间成键有不同的杂化方式.计算结果表明:优化后的Al8P8团簇为双层环状结构;价电子态密度显示其电子结构具有半导体的性质;最强的IR和Raman谱峰分别位于530.65cm-1和366.54cm-1处.

Si_4N_4团簇结构与性质的密度泛函理论研究(英文)

用密度泛函理论(DFT)中的杂化密度泛函B3LYP方法,在6-31G(d)的水平上对Si4N4团簇的可能结构进行了几何结构优化和电子结构计算,得到了可能的17个异构体.Si4N4团簇的最稳定结构是有8个Si-N键的平面结构.用自然键轨道(NBO)方法分析了成键性质.计算结果表明,Si-N键中Si原子向N原子有较大的电荷转移,因此Si-N原子间有较强的电相互作用;最强的IR和Raman谱峰分别位于1387.64cm-1和1415.05cm-1处;并计算了Si4N4团簇的最稳定结构的极化率和超极化率.

Si_6N_2团簇结构与性质的密度泛函理论研究

用密度泛函理论(DFT)中的杂化密度泛函B3LYP方法,在6-31G(d)的水平上对Si6N2团簇的可能结构进行了几何结构优化和电子结构计算,得到了16个可能的异构体.Si6N2团簇的最稳定结构是有4个Si-N键和4个Si-Si键的三维结构.自然键轨道方法分析成键性质的结果表明,Si-N键中Si原子向N原子有较大的电荷转移,因此Si-N原子间有较强的电相互作用;最强的IR和Raman谱峰分别位于1359.14cm-1和1366.29cm-1处;并计算了Si6N2团簇的最稳定结构的极化率和超极化率.

Rh_n,Pt_n(n=2～20)团簇基态结构的遗传算法研究

用遗传算法结合Gupta紧束缚模型势研究了Rhn,Ptn(n =2～ 2 0 )团簇的最低能量结构。当n≤ 13时 ,两种团簇具有相似的几何结构 ,都从密堆积结构向二十面体结构演化 ;当n >13时 ,铑团簇的基态结构倾向于有序结构 ,而铂团簇的基态结构则倾向于无序结构。Rhn,Ptn(n =2～ 2 0 )团簇中每个原子的平均束缚能和配位数随团簇尺寸的增加而增大。能量的二阶差分给出Rhn,Ptn(n =2～ 2 0 )团簇的幻数是 4 ,6 ,13,15。

(AB)_8(AB=BN, AlP, GaAs, InSb)团簇环状结构与性质的密度泛函理论研究

用杂化密度泛函B3LYP方法研究了(AB)8(AB=BN,AlP,GaAs,InSb)团簇环形结构的平衡几何构型、电子结构、振动特性以及极化率。计算结果表明,(AB)8团簇的双层环状结构中,每个A(B)原子都与3个B(A)原子成键,且Ⅴ族元素的原子比Ⅲ族元素的原子更接近团簇中心,(BN)8、(AlP)8、(GaAs)8、(InSb)8的平均极化率依次增大,IR和Raman谱峰发生红移。另外,讨论了热力学稳定性和动力学稳定性的变化。

染料敏化太阳能电池光敏剂卟啉儿茶酚的密度泛函和含时密度泛函研究(英文)

用密度泛函理论的杂化密度泛函B3LYP方法研究了太阳能电池光敏剂5,10,15-三苯基-20-(3,4-二羟基苯)卟啉(卟啉儿茶酚,TPP-cat)的几何结构、电子结构、IR和Raman特性.用自然键轨道方法分析了电荷布居和成键性质.计算结果表明,最强的IR吸收峰位于1175.81 cm-1处,最强的Raman活性位于1587.18 cm-1处.采用含时密度泛函计算了TPP-cat在水溶液中的电子吸收谱,其Soret带和Q带均指认为π→π*跃迁,在大约354 cm-1处的跃迁与一个光诱导分子内电荷转移过程有关.

(BN)_n(n≤12)团簇的结构及成键性质

利用遗传算法和Gastreich提出的经验势函数研究了(BN)n(n≤12)团簇的可能稳定结构,并对能量较低的异构体在HF/6-31G(d)水平进行优化,得到了(BN)n(n≤12)团簇的线状、蒲扇形、单环、双环、三环和笼状结构,讨论了各种结构的特征及相对稳定性.分析了BN团簇中原子的成键性质,在单环结构中,N原子以sp2杂化成键,B原子以sp杂化成键,而在节点处B原子以sp2杂化成键.(BN)6是唯一没有张力的单环结构.

H_2分子在LaFeO_3表面吸附的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理方法,通过计算表面能确定La Fe O_3(010)表面为最稳定的吸附表面,研究了H_2分子在La Fe O_3(010)表面的吸附性质。La Fe O_3(010)表面存在La O和Fe O_2两种终止表面,但吸附主要发生在Fe O_2终止表面,由于La Fe O_3(010)表面弛豫的影响,使得凹凸不平的表面层增加了表面原子与H原子的接触面积,表面晶胞的纵向体积增加约2.5%,有利于H原子向晶体内扩散。研究发现,H_2分子在La Fe O_3(010)表面主要存在3种化学吸附方式:第一种吸附发生在O-O桥位,2个H原子分别吸附在2个O原子上,形成2个-OH基,这是最佳吸附位置,此时H原子与表面O原子的作用主要是H1s与O_2p轨道杂化作用的结果,H-O之间为典型的共价键。H_2分子的解离能垒为1.542 e V,说明表面需要一定的热条件,H_2分子才会发生解离吸附;第二种吸附发生在Fe-O桥位,1个H原子吸附在O原子上形成1个-OH基,另一个H原子吸附在Fe原子上形成金属键;第三种吸附发生在O顶位,2个H原子吸附在同一个O原子上,形成H_2O分子,此时H_2O分子与表面形成物理吸附,H_2O分子逃离表面后容易形成氧空位。此外,H_2分子在La Fe O_3(010)表面还可以发生物理吸附。

内在缺陷与Cu掺杂共存对ZnO电磁光学性质影响的第一性原理研究

采用基于自旋密度泛函理论的平面波超软赝势方法,研究了Cu掺杂ZnO (简称Cu_(Zn))与内在缺陷共存对ZnO电磁光性质的影响.结果表明,Cu是以替位受主的形式掺入的;制备条件对Cu_(Zn)及内在缺陷的形成起至关重要的作用,富氧条件下Cu掺杂有利于内在缺陷的形成,且Cu_(Zn)-O_i最易形成;相反在缺氧条件下,Cu掺杂不利于内在缺陷的形成.替位Cu的3d电子在价带顶形成未占据受主能级,产生p导电类型.与Cu_(Zn)体系相比,Cu_(Zn)-V_O体系中载流子浓度降低,导电性变差;Cu_(Zn)-V_(Zn)体系中载流子浓度几乎不变,对导电性没影响;Cu_(Zn)-O_i体系中载流子浓度升高,导电性增强.纯ZnO体系无磁性;而Cu掺杂ZnO体系,与Cu原子相连的O原子,电负性越小,键长越短,对磁矩贡献越大;Cu_(Zn)与Cu_(Zn)-O_i体系中的磁矩主要是Cu的3d电子与Z轴上O的2p电子耦合产生的;Cu_(Zn)中存在空位缺陷(V_O,V_(Zn))时,磁矩主要是Cu 3d电子与XY平面内O的2p电子强烈耦合所致;Cu_(Zn)中存在V_(Zn)时,磁性还包含V_(Zn)周围0(5, 6)号原子2p轨道自旋极化的贡献;所有体系中Zn原子自旋对称,不产生磁性.Cu_(Zn)-V_(Zn)和Cu_(Zn)-O_i缺陷能态中,深能级中产生的诱导态是0-0 2s电子相互作用产生的.Cu_(Zn)模型的光学带隙减小,导致吸收边红移;Cu_(Zn)-V_(Zn)模型中吸收和反射都增强,使得透射率降低.

阳极弧等离子体制备镍纳米粉的机理研究

根据金属结晶的热力学和动力学理论,对采用阳极弧放电等离子体方法制备金属纳米粉的生长过程建立了一个近似的理论模型。研究了等离子体的产生、金属的蒸发、晶核的形成和生长机理。对影响纳米粉性能的各种工艺参数进行了理论分析。并利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和相应选区电子衍射(ED)对样品的晶体结构、形貌、粒度及其分布进行表征。结果表明:采用阳极弧等离子体法制备的球形镍纳米粒子纯度高,晶格结构与相应的块体物质相同,为fcc结构的晶态,平均粒度为16nm,粒度范围分布在10nm^40nm。电源功率、电弧电流、气体压力及冷却温度是影响晶核的形成和生长的主要因素。通过适当调整各项工艺参数,可有效地控制粒子的粒度。

AgCl团簇结构的研究

利用遗传算法结合经验势,研究了(AgCl)n(n≤15)团簇的稳定结构.结果表明,当n<4时,(AgCl)n团簇的稳定结构为单环;当n>4时,(AgCl)n团簇的稳定结构均为密堆结构;从n=13起,(AgCl)n团簇结构从有序变为无序.反映出(AgCl)n团簇成键主要以离子键为主,并具有共价键的特点.(AgCl)n(n=4,6,8,9,13)的结构较为稳定.

[Ca(NH_2)_2]_n(n=1～5)团簇的密度泛函理论研究

用密度泛函理论(DFT)的杂化密度泛函B3LYP方法在6-31G*基组水平上对[Ca(NH2)2]n(n=1～5)团簇各种可能的构型进行几何结构优化,预测了各团簇的最稳定结构.并对最稳定结构的振动特性、成键特性、电荷特性等进行了理论研究.结果表明:团簇易形成环状结构,以金属Ca原子团簇作为骨架,NH2基结合在金属团簇骨架上,并主要是Ca—N成键和Ca—Ca成键.团簇中Ca—N键长为0.225～0.257nm,Ca—Ca键长为0.312～0.354nm,N—H键长为0.102～0.103nm,H—N—H键角为102.9°～104.2°;团簇中Ca原子的自然电荷在1.657e～1.720e之间,N原子的自然电荷在-1.543e～-1.592e之间,H原子的自然电荷在0.349e～0.367e之间,Ca原子和NH2基之间相互作用呈现较强的离子性;对比团簇和晶体的结构及IR谱表明,NH2基在团簇和晶体中的结构基本一致。