Theoretical investigation of electronic structure and charge transport property of 9,10-distyrylanthracene (DSA) derivatives with high solid-state luminescent efficiency

文献情報

出版日 2012-11-21
DOI 10.1039/C2CP41876B
インパクトファクター 3.676
著者

Lijuan Wang, Bin Xu, Jibo Zhang, Yujie Dong, Shanpeng Wen, Houyu Zhang, Wenjing Tian


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要旨

The electronic structure and charge transport property of 9,10-distyrylanthracene (DSA) and its derivatives with high solid-state luminescent efficiency were investigated by using density functional theory (DFT). The impact of substituents on the optimized structure, reorganization energy, ionization potential (IP) and electronic affinity (EA), frontier orbitals, crystal packing, transfer integrals and charge mobility were explored based on Marcus theory. It was found that the hole mobility of DSA was 0.21 cm2 V−1 s−1 while the electron mobility was 0.026 cm2 V−1 s−1, which were relatively high due to the low reorganization energies and high transfer integrals. The calculated results showed that the charge transport property of these compounds can be significantly tuned via introducing different substituents to DSA. When one electron-withdrawing group (cyano group) was introduced into DSA, DSA–CN exhibited hole mobility of 0.14 cm2 V−1 s−1 which was on the same order of that of DSA. However, the electron mobility of DSA–CN decreased to 8.14 × 10−4 cm2 V−1 s−1 due to the relatively large reorganization energy and disadvantageous transfer integral. The effect of electron-donating substituents was investigated by introducing methoxy group and tertiary butyl into DSA. DSA–OCH3 and DSA–TBU showed much lower charge mobility than DSA resulting from the steric hindrance of substituents. On the other hand, both of them exhibited balanced transport properties (for DSA–OCH3, the hole and electron mobility was 0.0026 and 0.0027 cm2 V−1 s−1; for DSA–TBU, the hole and electron mobility was 0.045 and 0.012 cm2 V−1 s−1) because of their similar transfer integrals for both hole and electron. DSA and its derivatives were supposed to be one of the most excellent emissive materials for organic electroluminescent applications because of their high charge mobility and high solid-state luminescent efficiency.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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