A theoretical study of bipolar organic transport material: Disilanyl double-pillared bisanthracene (^SiDPBA)

Abstract

A novel anthracene derivative, disilanyl double-pillared bisanthracene ( Si DPBA), has been recently synthesized, which effectively functions as a bipolar carrier transport material in OLEDs. Its charge transport properties have been systemically investigated by band model and hopping model. Band structure calculations of Si DPBA show that the dispersions of the larger valence band and conduction band are comparable, which demonstrates that both electron and hole are favoured for transport, and that Si DPBA has the potential to be used as bipolar transport material from the viewpoint of band model. The density of states and transfer integrals in the main pathways show that it is the edge-to-face CH···p interaction that determines the charge transport property, and that the SiMe2 group contibutes little to it. The calculated charge mobilities of holes and electrons are 0.461 and 0.116 cm 2 ·V -1 ·s -1 , respectively. They are the same order of magnitude, and the electron mobility is on the order of magnitude of perylene-3,4:9,10-tetracarboxylic acid bisimide (PBI) derivatives (0.34 cm 2 ·V -1 ·s -1 ). Both models demonstrate that · Si DPBA has the potential to be used as a bipolar transport material.Résumé : On a récemment réalisé la synthèse d'un nouveau dérivé de l'anthracène, un disilanyl bisanthracène à double pilier (« Si DPBA ») qui fonctionne effectivement comme un matériel de transfert de charge bipolaire dans les diodes électrolu-minescentes organiques (DELO). On a étudié d'une façon systématique ses propriétés de transfert de charge par le modèle de bande et le modèle des sauts. Les calculs de structure de bande pour le « Si DPBA » montrent que les dispersions de la bande de valence (BV) la plus large et de la bande de conduction (BC) sont comparables, ce qui démontre que, selon le modèle de la bande de conduction, l'électron et le trou favorisent tous les deux le transport et que le « Si DPBA » a la capacité d'être utilisé comme matériel de transfert de charge. La densité des états et les intégrales de transfert dans les voies principales montrent que la propriété de transfert de charge est déterminée par l'interaction CH···p entre l'arête et la face et que la contribution du groupe SiMe 2 est minime. Les mobilités de charge du trou et de l'électron sont respectivement de 0 461 et 0 116 cm 2 ·V -1 ·s -1 . Elles sont du même ordre de grandeur et la mobilité de l'électron est du même ordre de grandeur que celle des dérivés bisimides de l'acide pérylène-3,4 :9,10-tétracarboxylique (BIP), soit 0,34 cm 2 ·V -1 ·s -1 . Les deux modèles montrent que le « Si DPBA » a le potentiel pour être utilisé comme matériel de transfert de charge bipolaire.