臺灣博碩士論文加值系統

近年來有機發光材料在電子材料應用上佔有十分重要的地位，因此尋求一個良好的理論計算方法, 預測有機發光材料其吸收和放射波長為重要課題,用以尋求、開發更好的材料。本篇論文針對DCM化合物與其衍生物 (分為四個系列 一. DCM系列包含DCM-H、DCM-OH、DCM、DCM-nBu 四個化合物、 二. DCJ系列包含DCJ、DCJT、DCJTI、DCJTB 四個化合物、 三. RED系列包含RED1、RED2、RED3 三個化合物)、 四. DAD系列包含DADIH、DADCH、d_DCM、DADB、DADTB 五個化合物) 、一系列Coumarin化合物 (包含coumarin、biscoumarin兩部分)和一系列2,4,6-triphenyl-pyridine化合物與其衍生物，利用理論計算方法預測其吸收和放射波長，吸收波長部分分別採用Gaussian 98全始算(ab initio，DFT)和半經驗方法(semiempirical method，AM1)決定化合物之最佳幾何結構，搭配全始算(ab initio，TDDFT)和半經驗方法(semiempirical method，ZINDO)計算其吸收波長，放射波長部分採用MOPAC 97半經驗方法(semiempirical method，AM1)決定化合物之最佳幾何結構，搭配半經驗方法(semiempirical method，ZINDO)計算其放射波長。計算所得數值將與實驗值做一完整比較，利用構形相似化合物兩者間取代基不同，接上強推電子取代基造成波長紅位移或接上強拉電子取代基造成藍位移現象，找出彼此之關係，紅位移現象RED > DCJ > DAD > DCM系列，探討其趨勢、誤差原因和準確度，並利用計算所得之化合物HOMO、LUMO軌域圖加以解釋其現象，往後則可利用此方式尋求一個最好的理論計算方法，預測未知化合物之吸收和放射波長，未來並進而輔助實驗設計新的OLED材料。

In the past few years organic electroluminescence materials play important roles in OLED (Organic Light Emission Diode). Therefore, this is an important assignment that predicts absportion wavelengths and emission wavelengths of organic electroluminescence materials to find and develop better materials.
This thesis uses theoretical and computational methods (ZINDO/AM1、ZINDO/DFT、TDDFT/DFT) to predict absportion wavelengths of DCM, its derivatives，a series of Coumarin and 2,4,6-triphenyl-pyridine, its derivatives and uses theoretical and computational methods [ZINDO/MOPAC(AM1)] to predict emission wavelengths of them.
These computational values will compare with the experimental result to find relationship and to confer a tendency , inaccuracy. the red shift is in the order RED>DCJ＞DAD>DCM. HOMO and LUMO of molecular orbital are used to explain a tendency and inaccuracy. In the future we will use this way to find a better theoretical and computational method, which predict absportion wavelengths, and emission wavelengths of unknown compounds. This calculation results may be used for molecular design for developing the new electronic materials.

頁次
中文摘要 I
英文摘要 II
謝誌 III
目錄 IV
表目錄 VIII
圖目錄 X
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 有機光電材料 3
1.3 半導體發光元件的原理 5
1.4 發光材料之應用 9
1.4.1 半導體雷射 9
1.4.2 液晶顯示器 11
1.4.3 太陽電池 14
1.5 光電元件的材料 16
第二章 有機發光二極體簡介 21
2.1 前言 21
2.2 發光原理及基本結構 22
2.3 材料設計 24
2.3.1 電洞傳遞材料 24
2.3.2 電子傳遞材料 26
2-4 發光物質 27
2-4-1 綠色主發光物質 28
2-4-2 藍色主發光物質 29
2-4-3 紅色主發光物質 30
2-5 摻雜體 30
2-5-1 綠光摻雜體 31
2-5-2 藍光摻雜體 31
2-5-3 紅光摻雜體 32
2.6 研究動機 34
第三章 研究設備 37
3.1 硬體設備 37
3.2 軟體設備 40
第四章 原理與方法 44
4.1 量子力學 44
4.1.1 薛丁格方程式 45
4.1.2 波爾─歐本海莫近似法 47
4.1.3 多電子波函數 48
4.1.4 矩陣力學 50
4.2 計算方法 51
4.2.1 基底函數組 51
4.2.2 基底函數組效應 54
4.2.3 Hartree ─ Fock方程式 59
4.2.4 密度泛函數理論 64
4.2.5 TD 關鍵字 69
4.2.6 半經驗計算方法 70
第五章 結果與討論 83
5.1 DCM與其衍生物 83
5.1.1 DCM 部分 86
5.1.2 DCM分子激發態探討 90
5.1.3 DCJ 部分 93
5.1.4 RED 部分 96
5.1.5 DAD 部分 99
5.2 coumarin 系列化合物 102
5.2.1 coumarin 系列化合物 103
5.2.2 biscoumarin 系列化合物 108
5.3 2,4,6-triphenyl-pyridine與其衍生物 112
5.4 Gaussian 98 與 03計算上之相異處 115
5.4.1 Gaussian 03計算上的修正 116
第六章 結論 126
參考文獻 128

參考文獻
[1] 張守進,尤信介,現代的電光石火-科學發展,2002年1月,349期.
[2] 張守進,劉醇星,姬梁文,半導體雷射-科學發展,2002年1月,349期.
[3] 黃素真,液晶顯示器-科學發展,2002年1月,349期.
[4] 張品全,太陽能電池-科學發展,2002年1月,349期.
[5] M. Pope, H. Kallmann, P. Magnante, J. Chem. Phys. 1963,38,2042.
[6] C. W. Tang, S. A. Vanslyke, Appl. Phys. Lett. 1987,51,913.
[7] 電子與材料,第8期,122.
[8] 陳金鑫,光訊,1997,65(4),12.
[9] 蔡元謙,許千樹,光訊,1997,66(6),13.
[10] 陳良吉,工業設計,2000,167,114.
[11] C. Adachi, S. Tokito, T. Tsutsui, and S. Saito, Jpn. J. Appl. Phys., 1988,27,L713.
[12] A. A. Shoustikov, Y. You, and M. E. Thompson, IEEE Journal on Selected Topics in Quantum Electronics. 1998 ,4,3.
[13] C. W. Chang, Y.T. Kao, Chemical Physics Letters , 2003,374,110.
[14] T. Förster, Ann.Physik ,1948,2,55.
[15] http://www.nchc.gov.tw/ ,國家高速網路與計算中心網頁.
[16] M. J.Frisch,; G. W .Trucks ; H. B. Schlegel; G. E. Scuseria ; M.A. Robb ; J. R. Cheeseman ; V. G. Zakrzewski ; J. J. A. Montgomery ;
R. E. Stratmann ; J. C. Burant ; S. Dapprich ; J. M. Millam ; A. D. Daniels ; K. N. Kudin ; M. C. Strain ; O. Farkas ; J. Tomasi ; V. Barone,; M. Cossi ; R. Cammi ; B. Mennucci ; C. Pomelli,; C. Adamo ; S. Clifford ;J. A. GAUSSIAN 98, Revision A.7, Gaussian, Inc., Pittsburgh, PA,1998.
[17] http://saturn.nchc.org.tw:9091/soft_doc/ho/g03/g03mantop.htm
[18] J. J. P. Stewart, MOPAC 2000 MANUAL, Fujitsu Limited.
[19] HyperChem , What’s New in Release 6, Hypercube, inc.: Waterloo,
Ontario, 1999.
[20] Æ. Frisch ; M. J. Frisch, Gaussian 98 User’s Reference, 2nd ed.;
Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 1999.
[21] I. N. Levine, Quantum Chemistry, 4th ed.; Prentice Hall: New York,
1991.
[22] 劉東昇, 化學量子力學, 徐氏基金會, 1998.
[23] A. Szabo ; N. S. Ostlund , Modern Quantum Chemistry, 1st ed.;
McGRAW-HILL: New York, 1982.
[24] 吳琦初，物理化學計算(下冊), 中央圖書出版社, 1997,1065.
[25] S. A. Swanson, G. M. Wallraff, J. P. Chen, W. Zhang,
L. D. Bozano, K. R. Carter, Chem. Mater. 2003, 15, 2305.
[26] R. J. Cave, J. Phys. Chem. A ,2002, 106, 9294.
[27] A. Szabo,; N. S. Ostlund, Modern Quantum Chemistry, 1st ed.;
McGRAW-HILL: New York, 1982.
[28] Æ. Frisch ; J. B. Foresman , Exploring Chemistry with Electronic
Structure Methods, 2nd ed.; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 1996.
[29] HyperChem®, Computational Chemistry, Hypercube, inc.: Waterloo,
Ontario, 1996.
[30] W. J. Hehre,; J. Yu ; P. E. Klunzinger ; L. Lou , A Brief Guide to
Molecular Mechanics and Quantum Chemical Calculations,
Wavefunction, Inc.: Irvine, CA, 1998.
[31] R. Hoffmann, J. Chem. Phys. 1963, 39, 1397.
[32] M. J. S. Dewar ; E. G. Zoebisch ; E. F. Healy ; J. J. P. Stewart, J.
Am. Chem. Soc. 1985, 107, 3902.
[33] M. J. S. Dewar,; E. G. Zoebisch, THEOCHEM. 1988, 49, 1.
[34] (a) J. J. P. Stewart, J. Comput. Chem. 1989, 10, 209.; (b) J. J.P. Stewart, J. Comput. Chem. 1989, 10, 221.; (c) J. J. P. Stewart, J. Comput.Chem. 1990, 11, 543.; (d) J. J. P. Stewart, J. Comput. Chem. 1991, 12,
320.
[35] W. Thiel,; A. A. Voityuk, J. Am. Chem. Soc. 1996, 100, 616.
[36] 張金泉, 有機光電材料之理論計算研究（博士論文）, 淡江大學化學研究所, 2002.
[37] 陳文章,化學,1993,51,512.
[38] J. Bourson ,B. Valeur, J. Phys. Chem.1989,93,3871.
[39] B. J. Jung, C.B. Yoon, H.K. Shim, L.M. Do, T. Zyung, Adv. Funct. Mater. 2001,11,430.
[40] S. Pommeret,T. Gustavsson, R. Naskrecki, J. C. Mialocq, Journal of Molecular Liquids 1995,64,101.
[41] C.H.Chen et al./Thin Solid Films 2000,363,327.
[42] C. H. Chen and C. W. Tang, Chem. of Functional Dyes, Vol. 2.
[43] C.W. Chang, Y.T. Kao, Chemical Physics Letters , 2003 ,374,110.
[44] X. H. Zhang,B. J. Chen,X. Q. Lin,O. Y. Wong,C. S. Lee, H. L. Kwong,
S. T. Lee, S. K. Wu , Chem. Mater. 2001,13,1567.
[45] C. R. Moylan, S. Ermer, S. M. Lovejoy, D. S. Leung, R.d. Wortmann,
P. Krdmer, J. AM. Chem. Soc.,1996,Vol.118,No.51,12950.
[46] C. R.Motlan, J.Phys.Chem.1994,98,13513.
[47] I. Novak , B. Kovac, Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena , 2000, 113 , 9.
[48] B.Kovac, I. Novak, Spectrochimica Acta Part A , 2002 , 58 , 1483.
[49] T. Yoshihiro；T. Takayuki；S. Kazuyuki；M. Akinori；K. Kenzo；O. Hiroshi Jpn. J. Appl. Phys.1997, 36, 5751.
[50] H. Ammar et al. / Dyes and Pigments ,2003 , 57 , 259-265.
[51] K. C. Chen, J.T. Lin, W.S.Huang, C.Tsai,中國化學年會92年年會OR-PB-125.
[52] B. I. Dunlap, J. Chem. Phys. 1983,78, 3140.
[53] J. Harris, Phys. Rev. B. 1985 ,31, 1770.
[54] B. I. Dunlap, J. Mol. Struct. (Theochem) , 2000 ,529,37.
[55] K. N. Kudin, G. E. Scuseria, and E. Canc , J. Chem. Phys. 2002,116,8255.
[56] J. Olsen, B. O. Roos, P. Jorgensen, and H. J. A. Jensen, J. Chem. Phys. 1988 , 89 , 2185.
[57] H. Nakatsuji, in Computational Chemistry-Reviews of Current Trends, Ed. J. Leszcynski, (World Scientific, Singapore 1997) Vol. 2 ,62.