導(dǎo)電聚合物中極化子動力學(xué)的溫度效應(yīng).pdf

1、隨著對有機共軛聚合物中各種元激發(fā)(極化子、激子、雙極化子等復(fù)合粒子)的形成過程和動力學(xué)性質(zhì)的深入研究,人們對非線性元激發(fā)在有機功能器件(場效應(yīng)晶體管(FET)、發(fā)光二極管(LED)、光生伏打電池)中的物理規(guī)律有了比較深入的理解。其中,人們對極化子動力學(xué)性質(zhì)的研究已經(jīng)做了大量的工作,包括電場強度對極化子穩(wěn)定性的影響,鏈間耦合對極化子傳輸?shù)挠绊?以及雜質(zhì)離子、載流子碰撞對極化子動力學(xué)性質(zhì)的影響,等等。這些研究都是基于晶格二聚化的基礎(chǔ),即沒有

2、考慮晶格熱振動對體系的影響,而事實上,晶格振動是存在的并且會影響載流子的穩(wěn)定性。本文基于緊束縛近似的SSH模型,利用非絕熱分子動力學(xué)方法,研究了導(dǎo)電聚合物中極化子動力學(xué)的溫度效應(yīng),為實際工作提供了一些理論依據(jù)。內(nèi)容如下:
　　 1、溫度對聚乙炔中極化子動力學(xué)性質(zhì)的影響:(1)從極化子穩(wěn)定情況來看,由于溫度效應(yīng)破壞了體系的對稱性,電子可以獲得能量跳到更高能級,使得初始完好的極化子變得擴展,形成多個弱局域的極化子態(tài),這些弱極化子態(tài)的

3、幾率分布與溫度有密切關(guān)系。溫度越高,弱極化子態(tài)的幾率分布越趨于平均；(2)研究發(fā)現(xiàn)體系達(dá)到熱平衡狀態(tài)所需的時間與物質(zhì)本身的粘滯系數(shù)有關(guān)。在物理意義允許的范圍內(nèi),粘滯系數(shù)越大,體系達(dá)到熱平衡狀態(tài)所需的時間越短；(3)達(dá)到熱平衡狀態(tài)后,體系的電子和晶格一直進(jìn)行著能量轉(zhuǎn)化。低溫情況時,電子能量容易傳遞給晶格,體系能量緩慢降低；高溫情況時,晶格能量容易傳遞給電子,體系能量緩慢升高。
　　 2、溫度對共軛聚合物中光激發(fā)動力學(xué)過程的影響:(

4、1)首先研究從價帶最高能級(HOMO)到導(dǎo)帶最低能級(LUMO)的光激發(fā)動力學(xué)過程,發(fā)現(xiàn)溫度效應(yīng)不僅會影響極化子激子態(tài)的產(chǎn)率,還會影響聚合物的發(fā)光頻率。溫度越高,極化子激子態(tài)的穩(wěn)定性越差,其產(chǎn)生幾率越低；溫度越高,局域能級越擴展,極化子激子的發(fā)光頻率越高；(2)通過對HOMO-1能級到LUMO+1能級光激發(fā)動力學(xué)過程的計算,發(fā)現(xiàn)溫度效應(yīng)會影響正負(fù)極化子對的壽命。溫度越高,載流子無規(guī)則運動越劇烈,其波函數(shù)交疊幾率越大,正負(fù)極化子對的壽命越

5、短,同時提高了極化子激子的生成幾率。又由于溫度效應(yīng)會減弱極化子激子的穩(wěn)定性,從而降低其生成幾率。綜上所述,HOMO-1能級到LUMO+1能級光激發(fā)馳豫過程中的極化子激子的生成幾率隨溫度的升高是先增大后減小的。(3)同樣的方法模擬計算了更高能級(HOMO-2到LUMO+2、HOMO-3到LUMO+3)光激發(fā)過程中極化子激子的生成幾率隨溫度的變化情況。發(fā)現(xiàn),更高奇數(shù)能級之間的光激發(fā)其極化子激子的生成幾率隨著溫度的升高是先增大后減小的,溫度為