陈九菊

(黑龙江工程学院电气与信息工程学院, 哈尔滨 150050)



有机半导体Terazulene单晶双极电荷传输性质的理论研究

陈九菊

(黑龙江工程学院电气与信息工程学院, 哈尔滨 150050)

摘要利用密度泛函方法计算Terazulene单晶的重组能和分子间电子耦合, 结合Marcus电荷转移速率理论以及随机行走技术模拟电荷迁移率, 分别研究Terazulene单晶中电子与空穴的角分辨各向异性迁移率及平均迁移率. 结果表明, Terazulene单晶具有均衡的电子与空穴传输性质, 并分析了具体原因. 由于p型有机半导体Naphthodithiophene(NDT)的分子共轭长度与Terazulene接近, 通过比较Terazulene单晶和NDT单晶中电荷传输的差异, 从理论上理解分子结构对有机半导体材料电荷传输性能的影响.

关键词有机半导体Terazulene; 电荷迁移率; 量子化学计算; 电荷转移速率; 随机行走模拟

在有机光电子器件(如有机发光二极管[1]、有机场效应晶体管[2]及有机太阳能电池[3])中, 载流子传输是一个极其重要的物理过程, 载流子传输效率是衡量有机光电子器件性能的一个重要指标. 由于有机分子具有空间各向异性, 所以在固态聚集状态下的有机分子结构以及分子取向对电荷传输有重要影响[4]. 理解有机半导体中电荷传输性能与结构之间的关系, 对于设计合成新材料从而改进器件性能具有重要意义.

Fig.1　Molecular structures of terazulene(A) and NDT(B) as well as the molecular packing in their ab planes

传统的碳氢化合物(如并五苯)通常具有p型传输性质[5,6], 其近邻分子的最高占据分子轨道(HOMO)间相互作用通常比最低非占据分子轨道(LUMO)间相互作用大[7], 从而有机半导体中的……