有机-过渡金属配合物的三重态发光问题.pdf
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第29卷第2期 影像科学与光化学 V01.29No.2
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有机一过渡金属配合物的三重态发光问题
吴世康,汪鹏飞
(中国科学院理化技术研究所,北京100190)
摘要:近年来,随着OI,ED器件的发展,有关有机一过渡金属配合物的三重态
发光问题受到人们广泛的关注。这不仅是与电致发光器件效率的提高相关联,
同时也是一个在光物理研究中值得深入研究的课题.文章对有机一金属化合物激
发态的能级分裂,以及发光三重态亚态的零场一分裂(ZFS)等进行了讨论,对具
不同电子构型中心金属离子,例如八面体结构与平面四方形构型结构等与它们
光物理行为间的关系进行了讨论.特别对这类体系的发光三重态在自旋轨道偶
合作用(S(圮)和构型相互作用(CI)的影响下,导致单重态与三重态的混合和促
进从最低三重态到基态的发光跃迁进行了讨论.
关键词:有机一过度金属配合物;零场一分裂(ZFS);自旋一轨道偶合;光物理行为;
三重态的发光
中图分类号:064 文献标识码:A
文章编号:1674—0475(2011)02—0081—18
自上世纪后期有机一电子学,特别是有机发光二极管(OI。ED)得到迅速的发展以来,
为提高器件的电一光转换效率和寻找新型三重态发光材料,人们对有机一过渡金属配合物,
特别是它们的光物理性能进行了大量研究L1卫一.众所周知,化合物的光致发光性质决定于
分子轨道(M0)中那些被称为“前线轨道”的性质,分子最低激发态与基态间的跃迁对应
其发光.同样,在电致发光过程中,器件的发光也同样取决于其分子轨道的性质,当然,二
者激发态形成与“布居”过程有所不同.有机分子在受光激发下,其H()M()轨道上的电子
跃迁到I,UM0轨道形成激发态,导致其基态与激发态的电子构型不同.基态So具有Ⅱ2构
型,而激发态兀1兀*1的构型则可有单重态(S,)和i重态(T。)之分,而其中的T,态又可分
裂为3个亚态(substate).从上述两种构型的电子一电子相互作用考虑列出其能级图,通常
可以看到存在两种分裂,一种是单重态一三重态问的能级分裂△E(S。一T,),另一种是T,态
的分裂,亦即所谓的零场一分裂(ZFS).如下图所示L3J.
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万方数据
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图1有机分子(配体)的HOMO-LUMO图示及所构成的能态图
andits state
TheHoMo-LUMO
diagram energydescription
7c¨的4个态,具有相
从上图左侧简单的HOMO-LUMO图中可以看到,所有来自7c1
发单重态与三重态间的分裂甚大,例如,这里要讨论的配体化合物分子,其分裂能约为
10tcm叫(~1.24
时,就可出现如上图右侧所示的能态图,可看到上述的两种分裂.
Pt(thpy)z等,考察它们的各种分子轨道,以及不同分子轨道问的跃迁,在配合物分子中可
以有:
以配体.中心(LC)的矿7c’跃迁为特征的激发;
以金属一中-6(MC)的d-d。跃迁为特征的激发;
金属一配体的电荷转移(MI。CT)过程d_7c。为特征的激发……
模式.
图2(a)中列出的为分子单个兀、d和7c’的轨道,以及其间可能存在的相应跃迁,如配
于较高的能位,因此在一般情况下不存在d-d。的特征激发.右图(b)中列出的是与跃迁相
耳。)跃迁形成的单重态与三重态能态.由于三重态存在着3个亚态,因此总
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