共轭聚合物链中电荷载流子迁移率的动力学研究

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由于具有低成本,易化学合成,便于加工以及有相当的导电能力等优点,有机高分子,例如共轭聚合物和低聚物,对于改进分子电子学和光电器件的性能有着广泛的潜在应用。共轭聚合物的电荷输运性质,吸引了很多人的关注。然而,电荷传输的基本机制还没有被完全理解,原因可能在于共轭聚合物的电荷载体是很复杂的。  我们研究了电子极化子和电子(或空穴)的双极化子(大极化子)的弹性散射过程,计算了在外电场下,共轭聚合物链中电荷载流子的迁移率。基于包含了电子电子相互作用和Brazovskii-Kirova对称破缺项的扩展的Su-Schrieffer-Heeger(SSH)模型,进行了动力学模拟。研究发现大小极化子弹性散射过程中的相互作用,对电荷输运有很大的影响。在外电场下,我们确定了两种极化子迁移的模式。第一种:电子极化子推着电子大极化子运动,极化子的输运受到阻碍。第二种:电子小极化子被空穴大极化子拉着反向运动。理论研究说明:共轭聚合物链中的电荷载流子迁移率与大小极化子的电性密切相关。当大小极化子的电性相同时,电荷载流子迁移率主要是由极化子决定。当大小极化子电性相反时,电荷载流子迁移率主要决定于大极化子。  我们假设共轭聚合物链中存在局域热涨落,并且热涨落是通过随机方法给晶格原子一个位移实现的。研究发现:局域的热涨落对极化子迁移的影响相当于一个势垒,而且势垒的高度决定于分子中受热干扰区域的范围以及由非均匀热吸收导致的有效温度的不同。研究表明,在低电场范围内,如果分子中存在非均匀的热吸收,那么分子内部极化子迁移率将服从对数规则。这些研究结果将有利于理解有机半导体中电荷输运性质,有助于有机材料器件的电路设计。  第一章,介绍共轭聚合物的基本结构以及Peierls相变理论。  第二章,共轭聚合物链中大小极化子相互作用对电荷输运的影响。  第三章,共轭聚合物链中热涨落对电荷输运影响的动力学研究。  第四章,总结与展望。
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