Design and Investigation of the Electronic Properties of Butterfly Type Organic Electroluminsent Diodes

Abstract

Bu tez çalışmasında, piridokinolin merkezli kelebek tipi potansiyel organik elektrolüminesant diyotlar dizayn edilmiş, yapısal ve elektronik özelliklerini araştırmak kimyasal hesaplamalar yapılmış ve yorumlanmıştır. Yapılar, organik yarı iletkenler olarak hareket etmelerini sağlayan molekül içi yük transferi sağlama yeteneğini geliştirmek için bir D-π-A motifi olarak inşa edilmiştir. Donör grubu olarak piridokinolin, akseptör grupları olarak ise siyanür grupları içeren moleküller tasarlandı. Hesaplamalar, elektron çekici olarak siyano grupları ve köprü görevi görecek farklı π grupları kullanılarak yapılmıştır. Hesaplamalar, B3LYP/6-311+G(d,p) düzeyinde Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi (DFT) uygulanarak hesaplama yöntemi yardımıyla değerlendirildi. Bileşiklerin termal olarak etkinleştirilmiş gecikmeli floresan (TADF) özellikleri de zamana bağlı yoğunluk fonksiyonel teorisi (TD-DFT) hesaplamalarından elde edilen sonuçlarla bağlantılı olarak açıklanmaktadır. Tez çalışmasında, teorik olarak incelenen bir dizi piridokinolin bazlı potansiyel TADF moleküller, yapısal ve fotofiziksel özellikleri açısından hesaplama yöntemleriyle analiz edilmiştir. Singlet-triplet enerji boşlukları (∆EST), HOMO-LUMO enerji farkı (∆E) ve HOMO ve LUMO enerji seviyelerinin optimize edilmiş yapıları, öncül orbital dağılımları ve TADF aktiviteleri değerlendirilerek 4a, 8a ve 12a bileşiklerinin OLED kapasitelerinin olduğu belirlenmiştir.

In this thesis, pyridoquinoline-based butterfly type potential organic electroluminescent diodes were designed, chemical calculations were made and interpreted to investigate their structural and electronic properties. The structures were constructed as a D-π-A motif to enhance its ability to provide intramolecular charge transfer enabling them to act as organic semiconductors. Molecules containing pyridoquinoline as donor groups and cyanide groups as acceptor groups were designed. Calculations are made using cyano groups as electron withdrawers and different π groups to act as bridges. Calculations were evaluated with the help of calculation method by applying Density Functional Theory (DFT) at B3LYP/6-311+G(d,p) level. The thermally activated delayed fluorescence (TADF) properties of the compounds are also described in conjunction with the results from the time dependent intensity functional theory (TD-DFT) calculations. In the thesis, a series of theoretically investigated pyridoquinoline-based potential TADF molecules were analyzed in terms of their structural and photophysical properties by computational methods. 4a, 8a and 12a compounds were determined by evaluating singlet-triplet energy gaps (∆EST), HOMO-LUMO energy difference (∆E) and optimized structures of HOMO and LUMO energy levels, their precursor orbital distributions and TADF activities.