共軛高聚物中雜質分布的研究.pdf

1、導電高聚物（又稱導電有機高分子）憑借質量輕、價格低、易加工等特性引起人們極大的研究興趣。目前為止，人們利用高聚物材料研制了許多有機光電子器件，有機磁性材料和納米材料等。隨著研究的逐步深入，人們發(fā)現(xiàn)雜質或缺陷在有機材料的實際應用中起著重要的作用，它們不僅能夠大大改善有機共軛高聚物的導電性能，還對有機晶格的幾何結構、晶格振動模式、激子穩(wěn)定性以及磁學和光學特性產生重要的影響。
　　摻雜能夠使有機聚合物材料顯示出良好的導電性能，而有機材料

2、在應用過程中又因為材料的多樣性及摻雜條件的復雜性呈現(xiàn)出各自不同的特點。眾所周知，無機半導體導電，其載流子主要是電子或空穴，而摻雜后的有機高聚物作為新型的導電材料，其中的主要載流子不再是空穴或電子，而是與晶格振動耦合在一起的元激發(fā)——孤子，反孤子，極化子和大極化子等復合粒子。不同復合粒子所對應的晶格具有不同的形態(tài)，而晶格形態(tài)同雜質之間的相互作用往往不能忽略，這個相互作用將會影響雜質在聚合物鏈上的分布。雖然在實際情況中，雜質相對于高聚物鏈存

3、在一定的距離，但是雜質勢對高聚物鏈的作用可以看作是局域在高聚物鏈品格格點上的吸引勢或排斥勢。當摻低濃度雜質時，可以認為在每一條高聚物鏈中雜質勢僅局域在某一個格點上;當摻高濃度雜質時，由于單條高聚物鏈上可能出現(xiàn)多個雜質，則認為在每一條高聚物鏈中雜質勢局域在多個格點上。因此，摻雜濃度將影響雜質在共聚物鏈上的分布情況。
　　本文基于緊束縛近似模型，并采用絕熱近似下的自洽迭代計算方法通過計算在不同晶格形態(tài)以及高低濃度摻雜效應下體系絕熱能量

4、的改變量，從而獲得共軛高分子在延展方向上的雜質分布規(guī)律。通過對摻雜條件的控制，可為實驗上對操控雜質在共軛高聚物中的分布提供相應的幫助。
　　第一章，主要介紹導電高聚物的結構和一維體系的派爾斯相變理論。
　　第二章，介紹研究一維高聚物體系所應用的理論模型——Su-Schrieffer-Heeger模型（簡稱SSH1模型）及絕熱近似方法。
　　第三章，基于SSH理論模型和自洽計算數(shù)值方法通過計算在不同晶格形態(tài)以及高低濃度摻

5、雜效應下體系絕熱能量的改變量，先討論低濃度摻雜對同一晶格形態(tài)的聚合物鏈在不同帶電性狀態(tài)下的穩(wěn)定性的影響;接著討論不同晶格形態(tài)的高聚物鏈對低濃度雜質分布的影響規(guī)律;最后討論較高濃度雜質沿在高聚物鏈延展方向上分布的一般規(guī)律。計算結果表明:(1)雜質在高聚物鏈軸向上的分布不僅受雜質勢強度及性質影響，還受到高聚物鏈帶電性的影響。雜質勢強度決定雜質穩(wěn)定分布區(qū)域的大小，即在中心區(qū)，雜質傾向于均勻分布，而在鏈端區(qū)和過渡區(qū)，雜質會聚集成疇;(2)由于孤