共軛聚合物鏈間相互作用對極化子與激子碰撞的影響.pdf

1、有機共軛聚合物是近年來新興的一種功能性材料，這種材料具有以下特點:容易加工成型、價格比較低廉、柔軟易伸展等等。同時，它的電子性質(zhì)又表現(xiàn)出了金屬導(dǎo)電性和半導(dǎo)體特性。有機共軛聚合物在應(yīng)用上有著良好的前景，比如用有機材料制作的有機發(fā)光二極管(OLEDs)以及場效應(yīng)管等電子器件都具有非常好的發(fā)光效率，這都使得有機材料成為近年來的研究熱點。
　　 與傳統(tǒng)的無機材料相比，有機共軛聚合物中電子跟品格之間的耦合作用非常強，以至于當摻雜入電子或被

2、光照激發(fā)后，其材料的晶格會有一定的畸變，這是由于材料中的激發(fā)的電子態(tài)影響了晶格結(jié)構(gòu)，反過來畸變了的晶格結(jié)構(gòu)也會將該激發(fā)的電子態(tài)束縛在周圍。因此形成了一些由于電子跟晶格的相互作用而產(chǎn)生的自陷束縛態(tài)，比如正孤子、反孤子、正負極化子以及正負雙極化子等等。它們可以攜帶電荷，從而作為載流子在聚合物材料中進行傳輸，取代了傳統(tǒng)意義上的電子和空穴載流子。當然，聚合物材料中產(chǎn)生的元激發(fā)不止這些攜帶電荷的，還有一些中性束縛態(tài)，比如激子和雙激子等等。這些帶電

3、荷以及中性的元激發(fā)態(tài)成為有機共軛聚合物中的準粒子體系。這些準粒子在聚合物鏈中具有豐富的物理過程，比如對于它們的形成、激發(fā)、碰撞、弛豫等過程，人們都進行了大量的研究，取得了豐碩的成果。近幾年來，隨著太陽能能源利用、光伏器件開發(fā)以及液晶顯示技術(shù)的發(fā)展，人們開始探討研究聚合物材料光電轉(zhuǎn)換機制與效率等問題，并且逐漸認識到極化子電子態(tài)的躍遷過程成為光-電轉(zhuǎn)換機制的關(guān)鍵因素之一，而極化子與其他載流子（比如激子）的碰撞則成為極化子電子躍遷的誘因之一。

4、研究清楚該碰撞過程以及如何調(diào)控產(chǎn)物的產(chǎn)率對于提高有機光電轉(zhuǎn)換器件的工作效率具有重要意義。
　　 計算結(jié)果表明，鏈間耦合強度對極化子激發(fā)態(tài)等有效產(chǎn)物的產(chǎn)率大小有主要影響，同時電場強度起到一定的調(diào)控作用。當鏈間耦合很小時，分處兩條鏈上的極化子與激子在運動過程中相互影響很小，基本無碰撞痕跡;隨著耦合值t⊥的增大，分處兩條鏈中的極化子與激子的局域度逐漸減少，同時在另一條鏈上的局域度逐漸增加。當耦合值繼續(xù)增大，極化子與激子在兩條鏈上的局域

5、度將先后達到一樣，即平均擴展到兩條鏈上，兩個t⊥臨界點分別是0.10eV和0.24eV。在0＜t⊥＜0.10eV時，極化子從最初的局域態(tài)逐漸擴展在兩條鏈上，激子始終局域在初始鏈上，極化子與激子碰撞后基本保持初始態(tài)，碰撞產(chǎn)物的產(chǎn)率較低;在0.10eV＜t⊥＜0.24eV時，極化子已經(jīng)平均擴展在兩條鏈上，激子開始出現(xiàn)擴展態(tài)，極化子與激子的碰撞程度較為劇烈，激發(fā)態(tài)極化子等有效產(chǎn)物的產(chǎn)率隨著激子的擴展程度有一個質(zhì)的提高;在t⊥＞0.24eV時，