Development of organic semiconductors and their application to light-emitting devices by means of machine learning approach and quantum chemical calculation

通过机器学习方法和量子化学计算开发有机半导体及其在发光器件中的应用

• 批准号: 21H04564
• 负责人: 内藤 裕義
• 金额: $ 27.12万
• 依托单位: Osaka Metropolitan University (2022-2023)Osaka Prefecture University (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04564/
• 关键词: 有機アモルファス半導体; 量子化学計算; 機械学習; 電子物性予測; 有機発光ダイオード; デバイスシミュレーション; 燐光発光材料; 熱活性化遅延蛍光材料; マイクロフローリアクター; 逆構造有機発光ダイオード; 高速インピーダンス分光系; 有機発 光ダイオード; 有機アモルファス半導体; 量子化学計算; 機械学習; 電子物性予測; 有機発光ダイオード; デバイスシミュレーション; 燐光発光材料; 熱活性化遅延蛍光材料; マイクロフローリアクター; 逆構造有機発光ダイオード; 高速インピーダンス分光系; 有機発 光ダイオード

１）熱活性化遅延蛍光（TADF）モデル分子（o-, m-, and p-CzBN）、安達らの分子（2CzPN, 4CzPN, 4CzIPN, 4CzTPN）の基底状態，最低三重項状態（T1）および最低励起一重項状態（S1）の安定構造を探索し決定した。２）発光スペクトルの強度および（逆）項間交差の速度定数の計算のための理論式を導出し、速度定数を決定した。３）機械学習により、目的とする正孔移動度を示す新規な有機分子を設計できる自動分子設計システムの構築に成功した。４）アクセプター部位に対してより弱いドナーを導入したTADF材料の合成の検討を行った。また，固体での蛍光量子収率を向上させるための置換基の導入の検討や、S1やT1のエネルギー準位を制御するための分子設計指針を検討した。５）りん光材料を用いた溶液塗布型有機発光ダイオード（OLED）に適した発光層ホストポリマーの開発を目的として、高いT1を有するアクリレート官能基化カルバゾール系有機半導体を立体障害の小さなカルバゾール系コモノマーと共重合させることでポリマー主鎖の伸長に成功した。６）2-フェニルキノキサリン配位子を有する近赤外りん光性ビスシクロメタル化イリジウム錯体について、フェニル基上への置換基の導入によって容易に発光波長を長波長化させることに成功した。７）溶液塗布型OLEDに適したりん光材料の開発を目的として、赤色りん光性ビスシクロメタル化イリジウム錯体の補助配位子が発光量子収率に及ぼす効果について検討した。８）アモルファス有機半導体の電子物性予測法を確立した。９）反実仮想的機械学習によるOLED設計手法を提案した。１０）time stretched pulse（TSP）を用いた高速インピーダンス分光においてTSPを最適化し測定周波数域でほぼ一定の信号対雑音比を得た。

1) The stable structures of the ground state, lowest triplet state (T1) and lowest excitation singlet state (S1) of the thermally activated delayed fluorescence (TADF) model molecules (o-, m-, and p-CzBN), Adachi et al.'s molecules (2CzPN, 4CzPN, 4CzIPN, 4CzTPN) were searched and determined. 2）计算发射光谱的强度和（反）术语交集的速率常数以确定速率常数的理论方程。 3）我们已经成功构建了一个自动分子设计系统，该系统可以设计新的有机分子，该分子通过机器学习表现出所需的孔迁移率。 4）我们研究了TADF材料的合成，其中引入了受体部位较弱的供体。我们还研究了取代基的引入，以改善固体中荧光量子产率，以及控制S1和T1能量水平的分子设计指南。 5）为了开发适用于使用磷光材料溶液涂层有机发光二极管（OLEDS）的宿主聚合物，聚合物主链通过与基于小型的小型宽带障碍物基于基于的丙烯酸甲酯有机半导剂的共聚物成功扩展了聚合物主链。 6）对于具有2-苯基喹啉配体配体的近红外磷光氨基化合体配合物，可以通过将取代基引入苯基基团来轻松增加发射波长。 7）为了开发适合溶液涂层的OLED的磷光材料，研究了红色磷光磨碎的二含硫酸胺硅烷基体对发光量子产率的辅助配体的影响。 8）已经建立了一种预测无定形有机半导体电子性能的方法。 9）我们使用反现实的虚拟机学习提出了一种OLED设计方法。 10）使用时间拉伸脉冲（TSP）在高速阻抗光谱中优化TSP，以获得在测得的频率范围内几乎恒定的信噪比。