近年来，随着理论研究方法的不断改进和实验手段的不断提高，对有机半导体材料的研究，已经发展成为系统的多学科交叉的充满活力的领域。有机半导体材料通常可以分为两类：有机小分子（或低聚物）和有机聚合物。人们对有机聚合物的研究最为广泛和深入。作为一种新型的功能材料，有机聚合物既具有金属和半导体的电子特性，又具有聚合物的易加工、柔韧性、价格低廉等优点，成为近年来的研究热点。目前，人们已经研制出各种各样的有机光电子器件，如有机发光二极管、场效应管、光伏电池等。这些器件的工作原理一般都是基于电荷注入、电荷传输以及电子——空穴复合这些物理过程。 有机聚合物具有不同于传统半导体的特性，如有机材料中存在很强的电子——声子相互作用，电子态和晶格态两者相互影响，因此，聚合物中的载流子不再是传统的电子或空穴，而是电荷的自陷元激发，如孤子、极化子、双极化子等准粒子。通过光激发或正、负极化子的复合，聚合物中还会形成激子，激子则通过辐射或非辐射跃迁回到基态。激子与聚合物的发光现象有着紧密的联系。因此，研究聚合物中载流子和激子之间的相互作用对我们理解聚合物的发光以及输运性质有着重要意义。 本文采用一维紧束缚近似的SSH模型，利用非绝热动力学的方法，主要研究了有机共轭聚合物中极化子与激子，双极化子与激子在外电场作用下的碰撞过程。本论文的具体研究内容和主要计算结果如下： 1.极化子与激子的碰撞过程分析 碰撞过程使得极化子和激子的晶格位形及电子态都发生了较大变化：在小电场下，极化子和激子相遇后会复合到一起形成荷电激子态。继续增加电场，极化子和激子相遇后彼此穿过对方。碰撞过程引起了较剧烈的幅模振荡，能隙中出现振荡的局域能级，表明有新的局域电子态产生。在强电场下，极化子和激子碰撞后极化子会被解体，激子的位形基本保持不变。极化子与三重态激子主要存在三个反应通道：（1）P↓+T→P↓+S，（2）P+T→G+P*，（3）P+T→T+e。其中，P代表极化子，箭头表示极化子的自旋方向，T代表三重态激子，S代表单重态激子，G是基态，P*代表极化子激发态，e代表自由电荷。各反应通道的几率与电场强度有一定的依赖关系。由于单重态激子和激发态极化子都可以通过辐射跃迁回到基态，显然，极化子和三重态激子的碰撞将有助于聚合物的发光。 2.双极化子与激子的碰撞过程研究 双极化子遇到激子时，把它携带的一部分电荷转移到激子上，从而形成两个新的准粒子，分别是极化子和激发态的极化子。其中激发态的极化子可以通过辐射跃迁回到基态，这个过程中释放一个光子。所以，双极化子和三重态激子的碰撞将有助于提高聚合物的发光效率。