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作为新一代平板显示器及固体照明领域中最有前途的新型技术,有机发光二极管(organiclight-emittingdiode,OLED)具有其独特的优点,例如:驱动电压低,能耗低,响应速度快,独特的面光源以及可挠曲性等。所以在过去的几十年中,高效OLED磷光过渡金属化合物成为了学术和工业研究的焦点。铂复合物作为单色磷光材料特别是蓝色磷光材料,被广泛的应用于OLED器件中。由于平面结构的含铂有机金属配合物能产生额外的长波段的光,所以它可以用作单掺杂白光OLED的发光材料。尽管目前已经发现了不少可以用于白光OLED的磷光发光分子,然而对这些分子的光反应过程及其调控机理的理论研究还处于起步阶段,有很多问题尚未解决。 本论文应用高精度的CASPT2//CASSCF电子结构理论,并结合能量转移模型,研究了基于含铂有机金属配合物的单掺杂白色磷光OLED的光物理过程和发光颜色的调控。本论文首次将F(o)rster和Dexter能量转移模型成功的应用于白光OLED材料的理论计算当中。这项研究不仅有助于在分子水平上理解和掌握白光OLED材料的发光机制,还加深了人们对过渡金属复合物这一重要的光化学反应体系的认识。本论文的具体工作包括以下内容: (1)Pt-4[(1,3-difluoro-4,6-di(2-pyddinyl)benzene)platinumchloride]发射蓝光和单掺杂白光的外量子效率都很高,因此成为当前最具竞争力的磷光材料之一。本文的计算结果表明,Pt-4分子平面上的两个金属-配体电荷迁移态(Smcry和TMLCTx)主导着单体的蓝光发射,其中TMLCTx态混有部分SMLCTy态的性质;由于电荷迁移的高度定向性,其蓝光发射几乎能达到100％的量子效率。这意味着对于PtLnC1类型的金属络合物而言,提高电子在C1→Pt→benzene方向迁移的定向性,可能会提高单体的发光效率。另一方面,TILCT和TLC态对橙色磷光的发射起着关键作用。F(o)rster能量转移模型解释了Pt-4的三种发光类型:在500nm以内的单体辐射跃迁(分子间距离大于4.5nm,低浓度),大于600nm的二聚体辐射跃迁(分子间距离小于2.0nm,高浓度),以及中间状态下(分子间距离为2.0～4.5nm,浓度为3.5～8.0wt％)上述两个发射带混合而成的白光。Pt-4分子的发光颜色与分子间平均距离存在定量关系,同时也和环境的极性有关。→(2)FPt,即Pt[(2-(4,6-difluorophenyl)pyridinato-N,C2)(2,4-pentanedionato)]具有独特的光物理性质,例如高的外量子效率,低掺杂浓度下的蓝光发射,平衡掺杂浓度下的白光发射等等。由于FPt呈Cs对称性,而Pt-4呈C2v对称性,前者电子激发的定向性不如后者明显。这是FPt比Pt-4蓝光发射量子效率低的原因之一。进一步的理论计算表明,如果F取代基在吡啶环而不是苯环上,O1→Pt→pyridinylring方向的吸电子效应将会大大增强,可能会提高蓝光发射的量子效率。上述结果可以帮助我们更好的理解含铂金属配合物的电子激发态及其单体蓝光发射的机制,进而为发光分子的设计提供建议,即加强电荷迁移的定向性(O1→Pt→pyridinylring)。配体中心三重态(TLc)是FPt的红光发射态。根据Dexter能量转移模型,通过改变FPt两个单体分子间距离可以定量的调节发光颜色。在典型的二聚体或激基复合物中,单体间的距离为3.5～7.0A,根据Dexter机制可以通过电子交换将TMLCTx态分子的能量传递给另一个基态分子,将其激发到TLC态。当分子间距离大于7A时,由于能量转移速率减小,双分子间的电子交换对激发态分子弛豫过程几乎没有贡献,所以FPt单体分子在TMLCTx态上发射蓝光。由于缺少另一个三重态作为“中转态”,FPt不可能发生F(o)rster机制下的能量转移。能量转移机制的不同可以用来解释实验观测到的FPt和Pt-4的红光发射效率的差异。