光激發(fā)下共軛聚合物中激子形成與載流子輸運的動力學機制的研究.pdf

1、共軛聚合物在半導體行業(yè)中有著諸多應用:聚合物發(fā)光二極管，聚合物場效應管和聚合物太陽能電池。聚合物太陽能的研究隨著人們對環(huán)境保護以及新能源意識的加強而得到了諸多的關注。本文的討論也針對Alan Heeger對聚合物太陽能電池研究中的兩個結(jié)果展開:(1)激子的形成過程;(2)帶電載流子的輸運。
　　運用分子動力學方法可以用來揭示激子形成的過程，其可以被分解為兩個部分:電子空穴對的局域和弛豫。在光激發(fā)的作用下，電子的躍遷促使電子空穴對迅

2、速形成與局域，并引起了聚合物體系的能量發(fā)生劇烈的變化。40飛秒后，在這種變化下使得光激發(fā)過程進入第二個階段:弛豫。體系的總能量，晶格的能量和電子的能量在弛豫過程進行到850飛秒的時候達到穩(wěn)定值，此時的晶格位型和電子空穴對依然保持局域狀態(tài)，這個能量保持穩(wěn)定的局域狀態(tài)稱為激子態(tài)。因為電子空穴的局域早于激子的形成，所以在聚合物太陽能電池中電子空穴對極有可能在激子形成之前就發(fā)生了分離。全文以第一作者發(fā)表于Journal ofPhysical C

3、hemistryB。
　　在體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽能電池，激子在異質(zhì)結(jié)中分離后，一個帶有負電荷的極化子沿著聚合物鏈輸運到受體處，這個過程對在聚合物太陽能電池中載流子的輸運性質(zhì)有重要影響。在負極化子輸運的過程中，由于外界光激發(fā)的作用，極化子會被激發(fā)而形成局域，并伴隨鍵長的改變。激發(fā)后的極化子的輸運速度對比處于基態(tài)的極化子而言變慢了。此外，極化子在聚合物鏈上輸運的速率極大的受到光激發(fā)作用的影響，光強的增大會導致被激發(fā)的極化子的局域化更深，