一維有機(jī)高分子聚合物的能帶結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)程電子關(guān)聯(lián).pdf

1、有機(jī)高分子聚合物作為一類新型的有機(jī)功能材料，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。經(jīng)過(guò)不斷的研究科學(xué)家們于1977年發(fā)現(xiàn)，摻雜后的聚乙炔的電導(dǎo)率急劇增加，甚至可以增加十幾個(gè)數(shù)量級(jí)，這個(gè)在人們的經(jīng)驗(yàn)里是絕緣體的聚乙炔變成為了良導(dǎo)體。從此以后，人們開(kāi)始研究有機(jī)高分子聚合物的各種物理性質(zhì)。由于有機(jī)高分子聚合物具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如易加工性、有柔韌性、而且價(jià)格低廉，此外有機(jī)高分子聚合物還具有金屬和半導(dǎo)體的電子特性等，因此對(duì)有機(jī)高分子聚合物的研究便引起了人們極大的興

2、趣，成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。尤其是最近幾年，有機(jī)高分子材料的研究又上了一個(gè)新臺(tái)階，并且取得了突破性進(jìn)展。經(jīng)過(guò)不斷的研究，科學(xué)家們已經(jīng)研制出許多有機(jī)光電子器件，比如有機(jī)發(fā)光二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管、電化學(xué)發(fā)光電池等。在實(shí)驗(yàn)研究和理論分析的基礎(chǔ)上，蘇武沛（W. P. Su）、Schriefferh和Heeger三人建立了SSH模型，該模型對(duì)聚合物的發(fā)展有著重要的影響。隨著不斷的發(fā)展人們?cè)诰酆衔镏杏职l(fā)現(xiàn)了一些新現(xiàn)象，比如半導(dǎo)體的能帶是一個(gè)重要的

3、物理特性，它與聚合物的發(fā)光有著緊密的聯(lián)系。并且能隙與電子關(guān)聯(lián)有很大的關(guān)系，因此電子關(guān)聯(lián)在研究電子系統(tǒng)的電子結(jié)構(gòu)中有著重要的影響。對(duì)于關(guān)聯(lián)能的研究，Hohenberg和Kohn建立了密度泛函理論，Kohn和Sham提出了局域密度近似（LDA），他們對(duì)關(guān)聯(lián)能的計(jì)算做出了重要的貢獻(xiàn)。Zhao推出了計(jì)算長(zhǎng)程關(guān)聯(lián)能的解析公式，并用此公式計(jì)算了靜態(tài)聚乙炔的長(zhǎng)程關(guān)聯(lián)能。Konig和Stollhoff 用local ansatz方法計(jì)算了聚乙烯（CH2

4、）(PE)的關(guān)聯(lián)能。Baeriswyl和Maki 用Gutzwiller ansatz方法計(jì)算了聚乙炔（PA）的關(guān)聯(lián)能。Horsch用variational方法計(jì)算了聚乙炔的關(guān)聯(lián)能，在計(jì)算中他同時(shí)考慮了在位庫(kù)侖相互作用U和長(zhǎng)程庫(kù)侖相互作用V，但是作者并沒(méi)有特別計(jì)算長(zhǎng)程庫(kù)侖相互作用下的關(guān)聯(lián)能。因此人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了長(zhǎng)程關(guān)聯(lián)能的重要性。高分子聚合物中長(zhǎng)程庫(kù)侖相互作用下的關(guān)聯(lián)能變的越來(lái)越重要。
　　 本文基于一維緊束縛 SSH（Su-S

5、chrieffer-Heeger）模型，并結(jié)合擴(kuò)展的Hubbard模型來(lái)描述電子-電子相互作用，在此基礎(chǔ)上，利用Zhao所推出的長(zhǎng)程關(guān)聯(lián)能的解析公式計(jì)算了聚乙炔的能帶結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)程關(guān)聯(lián)能（本文指最近鄰電子之間的相互作用）。在本文第三章我們計(jì)算了在格點(diǎn)振動(dòng)情況下的聚乙炔的能帶結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)程關(guān)聯(lián)能。分別計(jì)算了周期邊界條件和自然邊界條件下的長(zhǎng)程關(guān)聯(lián)能，并與文獻(xiàn)[58]中所用解析方法計(jì)算的靜態(tài)聚乙炔的長(zhǎng)程關(guān)聯(lián)能的結(jié)果進(jìn)行了比較。并討論鏈長(zhǎng)、關(guān)聯(lián)能對(duì)聚乙