電子-電子相互作用對聚合物中極化子動力學(xué)性質(zhì)的影響.pdf

1、有機(jī)聚合物不僅可以導(dǎo)電，還可以發(fā)光，又具有聚合物的易加工、有柔韌性、而且價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，使得它成為極具有開發(fā)前景的新型材料。與傳統(tǒng)的無機(jī)材料不同，有機(jī)聚合物具有較強(qiáng)的電子-晶格相互作用，這導(dǎo)致其中的載流子不再是傳統(tǒng)的電子和空穴，而是具有內(nèi)部晶格結(jié)構(gòu)的孤子、極化子、雙極化子等元激發(fā)。
　　20世紀(jì)70年代，Su，Schrieffer和Heeger創(chuàng)立的Su-Schrieffer-Heeger(SSH)模型抓住了有機(jī)材料強(qiáng)電子-晶格耦

2、合的特點(diǎn)，很好的描述了有機(jī)聚合物中的一些物理性質(zhì)。此后，Bishop，Sun，Conwell，Xie等人對SSH哈密頓進(jìn)行了修正，研究了各種元激發(fā)的靜態(tài)性質(zhì)以及它們的動力學(xué)過程。例如:經(jīng)過SSH模型模擬計(jì)算得到有機(jī)發(fā)光二極管中，電荷從金屬電極注入，由于強(qiáng)電子-晶格相互作用，聚合物鏈中將形成極化子;在外加電場下，正負(fù)極化子對運(yùn)動相遇，復(fù)合形成激子;激子經(jīng)過輻射發(fā)光。整個(gè)過程中，極化子的輸運(yùn)過程在有機(jī)光電器件中發(fā)揮著重要作用。事實(shí)上，有機(jī)聚

3、合物不僅存在較強(qiáng)的電子-晶格相互作用，而且存在不可忽略的電子-電子相互作用。但是，之前對于聚合物中光電物理過程的動力學(xué)研究大部分只考慮了電子-晶格的耦合，而忽略了電子關(guān)聯(lián)效應(yīng)。
　　本文基于SSH和Pariser-Parr-Pople(SSH+PPP)模型，采用多組態(tài)含時(shí)Hartree-Fock(MCTDHF)方法結(jié)合非絕熱分子動力學(xué)，研究了有機(jī)共軛聚合物系統(tǒng)中電子-電子相互作用對極化子性質(zhì)的影響，尤其是長程電子-電子相互作用對極

4、化子動力學(xué)性質(zhì)的影響。具體模擬了同一格點(diǎn)電子-電子相互作用勢U和長程電子-電子相互作用這些因素變化時(shí)，極化子的定域度、電場下運(yùn)動的飽和速度以及臨界解離電場的變化情況。
　　通過具體數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn):(1)在Hubbard模型下，極化子的飽和速度隨同一格點(diǎn)電子-電子相互作用勢U的增加單調(diào)減少，這是由于隨U的增加，極化子定域度增大，有效質(zhì)量增大，因此飽和速度減小;(2)在同一格點(diǎn)電子-電子相互作用勢U一定時(shí)，極化子的飽和速度隨長程相互作

5、用強(qiáng)度的增強(qiáng)先減小，達(dá)到最小值后，隨長程相互作用強(qiáng)度增加反而增大，其變化存在非單調(diào)關(guān)系，在最小值處，極化子定域度最大，這預(yù)示著有效質(zhì)量最大，因此飽和速度達(dá)到最小值;(3)當(dāng)同一格點(diǎn)電子-電子相互作用以及長程相互作用按固定比例同時(shí)存在時(shí)，極化子飽和速度隨其相互作用勢強(qiáng)度增加而減小，這體現(xiàn)出兩者存在競爭時(shí)，同一格點(diǎn)電子-電子相互作用占主要地位。
　　在較強(qiáng)電場下極化子將被解離，極化子的解離性質(zhì)與電子-電子相互作用也存在密切關(guān)系。通過計(jì)