茅江奇 范旭阳 路彦珍† 王鹿霞

1) (北京科技大学数理学院物理系, 北京 100083)

2) (中国人民大学物理学系, 北京 100876)

分子的激发能量转移和电荷转移是提高光伏电池和发光二极管效率的关键问题, 其中分子聚集体中的激子-激子湮灭过程是影响分子激发能量转移的重要方面, 细致研究激子-激子湮灭的动力学过程并与相关的瞬间吸收谱信号对比对相关的理论和实验都有重要意义.本文在分子间弱耦合近似下, 用经典的率方程, 应用方酸分子的基本参数对激子-激子湮灭过程做了微观描述, 通过改变相关参数, 研究了外场激发强度、聚集体的偶极矩位形、分子内的衰变率等因素对激子-激子湮灭过程的影响, 分析了激子在第一激发态和高阶激发态的驰豫时间、电荷转移相干时间、激子融合和湮灭时间之间的关系, 得到的结论适用于高阶激发态能级能量约为第一激发态能级能量的2 倍的分子组成的分子聚集体.研究发现, J 型聚集体由于相干能量转移时间较短, 比H 型聚集体有更高的湮灭率.激发场强越强, 激子-激子湮灭的效率越高.分子高阶激发态的衰变率是激子-激子湮灭过程的关键因素.

1 引 言

分子聚集体或聚合物在光激发作用下产生电子-空穴对, 称为激子态[1,2].激子态的能量转移过程是决定相应的光电器件如有机太阳能电池工作效率的关键问题[3−8].一般来说, 在弱场激发作用下, 分子聚集体内产生单激子态, 由于分子间的……