一維周期鏈有機磁性超晶格中的電子關(guān)聯(lián)和極化子問題研究.pdf

1、一維周期鏈有機磁性超晶格中的電子關(guān)聯(lián)和極化子問題研究⑧重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文(學(xué)術(shù)學(xué)位)學(xué)生姓名：劉中旺指導(dǎo)教師：趙鏵教授專業(yè)：凝聚態(tài)物理學(xué)科門類：理學(xué)重慶大學(xué)物理學(xué)院二O一二年五月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要摘要有機共軛聚合物作為一種新型的功能材料，越來越受到人們的重視。經(jīng)過近二三十年大量研究發(fā)現(xiàn)，聚合物材料不但具有金屬和半金屬性質(zhì)，可以作為導(dǎo)體和半導(dǎo)體，還具有其自身易加工，柔韌性好的特性。有機導(dǎo)電聚合物材料中的載流子不是傳統(tǒng)的電子或者

2、空穴，而是孤子、極化子、雙極化子等非線性原激發(fā)，對聚合物通過光誘導(dǎo)或者摻雜可以激發(fā)出這些原激發(fā)。其中只有中性孤子，和帶單個電子的單極化子有自旋，其它載流子沒有自旋。目前對具有準(zhǔn)一維聚合物的特性，特別是其豐富的電、磁、光等特性已經(jīng)有了準(zhǔn)確的了解，理論模型得到的結(jié)果和實驗測得結(jié)果比較吻合。聚合物理論模型的建立經(jīng)過了一個不斷改進(jìn)的過程。蘇武沛(WPSu)等人建立的SSH模型對有機聚合物的研究做出了巨大的貢獻(xiàn)，為了研究非簡并基態(tài)聚合物和計入電子

3、電子相互作用的影響，在原來SSH模型基礎(chǔ)上形成KSSH模型以及擴展的SSH模型。近年來人們發(fā)現(xiàn)電子關(guān)聯(lián)對聚合物中的電子態(tài)和載流子性質(zhì)有很大的影響，進(jìn)而影響聚合物材料的功能特性。Zhao首次推導(dǎo)出了長程關(guān)聯(lián)哈密頓量和長程關(guān)聯(lián)能的解析公式，這對于電子關(guān)聯(lián)的研究有重要意義。近年來隨著巨磁電阻和隧道磁電阻的發(fā)現(xiàn)，引發(fā)了對磁存儲和磁記錄的革命，并由此產(chǎn)生了圍繞自旋輸運、注入、控制的全新的學(xué)科——自旋電子學(xué)。由于有機半導(dǎo)體材料具有超精細(xì)相互作用和弱

4、的自旋軌道耦合，所以其自旋擴散長度比較長，因而是實現(xiàn)自旋極化、輸運的理想候選材料。研究有機自旋電子學(xué)對了解有機材料的物理性質(zhì)，探討其功能和應(yīng)用價值具有深刻的意義。有機半導(dǎo)體材料和無機半導(dǎo)體材料中的載流子具有本質(zhì)的區(qū)別，其載流子不是傳統(tǒng)的電子或空穴，而是孤子、極化子、雙極化子，且只有中性孤子和單極化子攜帶自旋。關(guān)于有機物中極化子和雙極化子穩(wěn)定性的問題，一直存在爭議。本文主要研究的問題和結(jié)論如下：(1)研究的對象為反式聚乙炔，周期條件下在S

5、SH模型的基礎(chǔ)上考慮電子電子相互作用和長程電子關(guān)聯(lián)，主要研究長程電子關(guān)聯(lián)對聚合物的電子態(tài)和極化子位形的影響。通過計算我們發(fā)現(xiàn)：和沒有考慮長程電子關(guān)聯(lián)相比，極化子位形變小，極化子區(qū)域展寬；長程電子關(guān)聯(lián)使極化子區(qū)域電荷密度振蕩減弱；通過對電子極化子和空穴極化子關(guān)聯(lián)能的計算我們發(fā)現(xiàn)，電子極化子關(guān)聯(lián)能比基態(tài)時關(guān)聯(lián)能大，而空穴極化子比基態(tài)關(guān)聯(lián)能小。(2)在第四章中采用了經(jīng)典的鐵磁／聚合物／鐵磁“三明治”結(jié)構(gòu)，研究聚合物中影響電荷注入和自選極化的因