若干并苯衍生物有機(jī)半導(dǎo)體材料中載流子傳輸性能的理論研究.pdf

1、單位代碼10476學(xué)號(hào)715021830l1分類號(hào)064lIIILIIIIIIILIIIIIILL【Y3437381。’，河南衙箏云大馨，碩士學(xué)位論文若干并苯衍生物有機(jī)半導(dǎo)體材料中載流子傳輸性能的理論研究學(xué)科、，專業(yè)：物理學(xué)、原子與分子物理研究方向：有機(jī)半導(dǎo)體一申請(qǐng)學(xué)位類另0：理學(xué)碩士‘申請(qǐng)人。：史亞婷‘指導(dǎo)教師：翟紅生博士‘劉玉芳教授一一二O一八年五月摘要有機(jī)薄膜晶體管、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管和有機(jī)發(fā)光二極管等多種現(xiàn)代電子器件的性能都與有機(jī)

2、半導(dǎo)體中載流子傳輸性質(zhì)有密切的關(guān)系。想要獲得高性能的電子器件，就要先獲得擁有高遷移率的有機(jī)半導(dǎo)體材料分子。如何獲得高效率的有機(jī)半導(dǎo)體分子，是目前理論計(jì)算現(xiàn)狀的挑戰(zhàn)。本論文采用基于密度泛函理論方法，對(duì)新型的并苯衍生物有機(jī)半導(dǎo)體分子的堆積結(jié)構(gòu)和本征載流子傳輸性質(zhì)結(jié)合MarcusHush電荷轉(zhuǎn)移方法進(jìn)行理論計(jì)算并分析影響因素。首先介紹了本文中的理論方法，以及計(jì)算所使用的軟件包。本文采用了簡(jiǎn)單不連續(xù)的躍遷模型，利用密度泛函理論、含時(shí)密度泛函理論

3、研究了在中性態(tài)和帶電荷態(tài)下的結(jié)構(gòu)，從而得到重組能、前線分子軌道、垂直電離勢(shì)、電子親和勢(shì)和吸收光譜。然后介紹。了采用MarCus電荷轉(zhuǎn)移理論結(jié)合愛因斯坦公式計(jì)算獲得衍生物有機(jī)半導(dǎo)體分子的遷移率的理論基礎(chǔ)。其次研究了并三苯的同分異構(gòu)體衍生物PAHl、PAI12兩個(gè)分子的遷移性質(zhì)。結(jié)果表明以并三苯為核心骨架的平面性對(duì)分子的電荷轉(zhuǎn)移遷移率也有影響。在兩種并三苯衍生物分子中，平面性較好的PAH2分子比扭曲性較大的PAHl的空穴遷移率大，達(dá)到014

4、3cm2V1‘’S1出現(xiàn)在角度為00和1800的位置，表現(xiàn)出良好的p型有機(jī)半導(dǎo)體性質(zhì)。在兩種衍生物分子中，化合物PAHl的空穴遷移率和電子遷移率數(shù)值分別是0011cm2V1s以和0040cm2V1s1，扭曲的的核心結(jié)構(gòu)導(dǎo)致PAHl遷移率都小于PAI12的遷移率。分析了兩種衍生物的分子間相互作用，面對(duì)面的兀71；相互作用對(duì)相鄰分子間電荷轉(zhuǎn)移的影響很大。最后探討了以并四苯為核心的四種鹵代物CT、BT、DCT和TCT及四種氰基取代衍生物CNT

5、、DNTl、DNT2和DNT3等并四苯的衍生物的載流子遷移性能。分組對(duì)比了取代基的不同位置、不同種類和不同數(shù)量對(duì)單晶結(jié)構(gòu)及分子堆積方式的變化，從而對(duì)有機(jī)分子的結(jié)構(gòu)和遷移率之間關(guān)系的理論研究?；趯?shí)驗(yàn)合成的晶體模型，理論模擬計(jì)算了遷移率的相關(guān)參數(shù)及其數(shù)值。計(jì)算了前線分子軌道能級(jí)，獲得的理論值與實(shí)驗(yàn)值相差不大，說明本文使用計(jì)算基組泛函是可靠有效的。計(jì)算結(jié)果顯示，／＼種衍生物的空穴遷移率都大于各自的電子遷移率，與實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)的結(jié)果相同，顯示出很強(qiáng)