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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 计算模拟区 » 量子化学 » 个人文集 » 磷光材料dopant的发射光谱肩峰问题
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fegnzaixie

木虫 (著名写手)

[交流] 磷光材料dopant的发射光谱肩峰问题

讨论点： 目前在磷光材料中，有一个奇特的现象就是发射光谱中，会出现1-3这样的侧峰（肩峰）。肩峰的位置一般会出现在长波长一侧，这是一个讨论点；第二个点就是有时肩峰的强度会超过主峰；第三个讨论点就是在制作器件时，根据一些数据，发现dopant的掺杂浓度越高，这个肩峰的强度也适度增大（文献为external quantum efficiency above 20% in deep blue phosphorescent organic light-emitting diodes, Adv.Mater.2011,23,1436-1441)

我的看法：  经过查阅文献，了解到这样的肩峰是由于电子振动能级造成的。在一个分子能级中，无论是S1，或T1，或是更高的激发态能级，都存在着电子振动能级（v=0,v=1,v=2等有限个能级，所以是不连续的能谱）。磷光发射的主峰是由于最低激发态的最低振动能级上的电子跃迁到基态中的最低振动能级上的过程。这就回答了第一个讨论点：为什么一般情况下肩峰出现在长波长处了。

但是，为什么在磷光dopant材料的发射光谱中，越蓝的材料越容易出现这种肩峰的强度大于主峰的强度呢？根据文献，了解到吸收光谱和发射光谱中存在着一个镜像规则，并且，表明基态上的零振动能级(V=0)到第一激发态中的第二振动能级（V=1)的跃迁概率最大，从激发态回到基态也是这样的规律（1）。而且，我们知道第一激发态势能面和基态势能面间存在着一个位移，量子化学指出，电子跃迁是符合Franck-Condon原理（即垂直跃迁）（2)。所以综合（1）和（2）这两个因素，可以推出无论是吸收或是发射时，电子有时会跃迁到较高的振动态，就有时会出现强的肩峰（V=0,激发态能级，-----到V=1，基态能级，上的跃迁的强度（或概率）大于主峰的强度或概率。就这就回答了第二个讨论点。

     至于第三个讨论点，我的疑虑是肩峰的强度是否还与dopant的掺杂浓度有关。我从文献（external quantum efficiency above 20% in deep blue phosphorescent organic light-emitting diodes, Adv.Mater.2011,23,1436-1441）中去推测，dopant的掺杂浓度高，肩峰的强度也高。是否这个观察是一定成立? 请大家提出想法！

思考点：1. dopant（蓝色磷光材料）的掺杂浓度与肩峰的强度是否有关系？
              2. 分子结构对振动能级有什么影响？或者说，什么样的分子结构对肩峰有影响？因为这种肩峰的强度超过主峰的强度，通常是发生在蓝光里面的。而且有文献指出，越蓝的材料越容易发生这种现象。
            3. 与其他光色的材料相比，蓝色磷光材料dopant的能带Eg(LUMO-HOMO)很大，LUMO的能级很高，相应的可以推测三线态或单线态的能级也应该很高，那么激发态能级中电子振动能级是否比较特殊呢？我是这么认为的，激发态或基态能级高的话，相应的电子振动能级也高，所以，越不稳定，越容易发生这样的现象，我想不通啦

我建立这个贴的目的就是 欢迎大家积极讨论，踊跃发言，给的金币不多。
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1楼2011-09-28 17:26:35
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fegnzaixie

木虫 (著名写手)
顶起来的贴
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2楼2011-09-29 07:54:39
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mchen10

金虫 (正式写手)
★
fegnzaixie(金币+1):谢谢参与
fegnzaixie(金币+1): 是由于处于第一激发态的电子跃迁回到基态的不同振动能级造成的。 2011-09-30 07:58:48
" 经过查阅文献，了解到这样的肩峰是由于电子振动能级造成的。"

具体是如何造成的呢
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3楼2011-09-30 04:29:14
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fegnzaixie

木虫 (著名写手)
是由于处于第一激发态的电子跃迁回到基态的不同振动能级造成的。
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4楼2011-09-30 08:18:22
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1506426979

禁虫 (正式写手)
★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
本帖内容被屏蔽
5楼2011-10-07 22:46:13
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beefly

专家顾问 (职业作家)
★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
“磷光发射的主峰是由于最低激发态的最低振动能级上的电子跃迁到基态中的最低振动能级上的过程”

只要自旋三重态（通常是较高激发态）和自旋单重态（通常是较低激发态或基态）之间有较大的跃迁偶极矩，就会有磷光跃迁。这个自旋三重态未必是最低激发态。

磷光发射主峰的上能级主要分布在最低振动能级，但下能级未必是基态（或低激发态）的最低振动能级。必须要符合Franck-Condon原理。所以后面“基态上的零振动能级(V=0)到第一激发态中的第二振动能级（V=1)的跃迁概率最大”的说法也是不对的，不要受那个示意图的影响。

[ Last edited by beefly on 2011-10-8 at 00:26 ]
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6楼2011-10-08 00:25:35
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gmy1990

荣誉版主 (著名写手)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
在Franck-Condon近似下，如果0-0跃迁是一个弱跃迁或者禁阻跃迁，那么必须考虑到Herzberg-Teller效应，往往在这种情况下，HT效应会比FC效应贡献要多
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7楼2012-05-11 10:34:03
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zhangmt

至尊木虫 (著名写手)
★ ★ ★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
gmy1990: 金币+2 2012-05-13 21:40:34
说几个外行的话。
楼主一直说发射光谱，我没有弄清楚到底说的是荧光光谱还是磷光光谱，抑或是二者混合在一起的光谱？实验上是否可以明确分开测？据说有“斩波片”（似乎是这个名字）可以引入来只测磷光。不知道只测荧光怎么处理。
楼主示意图仅是对荧光的描述，如果讨论磷光的话，还缺一个三重态T1的振动能级图。如果是混合的光谱，肩峰似乎也可能是磷光引起的，而如果磷光的效率超过荧光，那么肩峰高就可以解释了。比如二苯甲酮，几乎所有的S1都经过ISC变到T1，这样，荧光几乎都被磷光替代了。
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8楼2012-05-11 15:06:37
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fegnzaixie

木虫 (著名写手)
引用回帖:
4564152楼: Originally posted by zhangmt at 2012-05-11 15:06:37:
说几个外行的话。
楼主一直说发射光谱，我没有弄清楚到底说的是荧光光谱还是磷光光谱，抑或是二者混合在一起的光谱？实验上是否可以明确分开测？据说有“斩波片”（似乎是这个名字）可以引入来只测磷光。不知道只 ...

磷光
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9楼2012-05-13 16:08:15
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易水刀客

铁杆木虫 (著名写手)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
这个问题我也被困扰了很久
我说一个器件测试当中出现的问题
你拿走当案例再分析吧
我做过的一个器件
以合成的主体材料掺杂FIRPIC为发光层
没有涂PEDOT的器件发射光谱是正常的
但是一旦涂了PEDOT，肩缝就会成为主峰
空穴传输的快满，对激子的复核区域转移一定起到了关键作用
文献上解释这是所谓的光学微腔效应
掺杂浓度会使发光峰红移，不过红移和交换是两个概念
你应该同意我这个说法的
我觉得，激子复核区域对于发光的峰值起到了一个关键作用
希望你能通过理论计算给予解释
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10楼2013-08-03 18:59:33
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gongyiweimu

木虫 (著名写手)
不错的讨论
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11楼2013-11-08 15:40:50
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resalat61

禁虫 (小有名气)
本帖内容被屏蔽
12楼2014-01-08 13:03:46
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喻儿在线

金虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
送红花一朵
楼主，我在荧光光谱中也发现了类似的现象，我们老板说这是由于物质本身就存在两个吸收带，其中一个的强度过大，就会出现肩峰甚至直接覆盖小峰的现象，他现在让我找类似的文献，我看见你的帖子，就关注呀，想知道你最后是怎么理解的这个问题，是否真如我们老板所言，因为老板自己也不确定只是给了个说法而已，让我自己解决。PS：他认为双重荧光里有一个LE跃迁的峰很小，ICT跃迁的峰很强，很有可能ICT的峰型将LE峰覆盖了，我看了些文献，有一篇是这样描述的，但是影响因子不高（不到2）。
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13楼2014-04-27 23:54:04
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jsunoel

至尊木虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
你好，最近也遇到磷光材料肩峰的问题，苦于找不到相关文献，你能把涉及磷光材料肩峰方面的文献发给我么，尤其是涉及材料结构讨论的文献。谢谢！没有文献原文由链接发给我也行，多谢了！
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14楼2015-09-11 09:01:12
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