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在有机发光器件中,从电极注入的电荷在聚合物链中形成极化子,在电场作用下正负极化子将碰撞、复合形成激子。一对载流子形成的激子既可以是单重态,又可以是三重态。单重态激子可以通过辐射跃迁回到基态,寿命较短;三重态激子不能通过辐射跃迁回到基态,具有较长寿命。这样,三重态激子就有很大的几率和极化子发生碰撞。它们的碰撞将对载流子输运及电致发光效率产生一定影响。本文采用-维紧束缚近似的ssH模型,利用非绝热动力学的方法,研究了有机共轭高聚物中极化子在外电场下运动和激子的碰撞过程。
计算结果表明,碰撞过程使得极化子和激子的晶格位形及电子态都发生了较大变化:(1)在小电场下(E<,0>≤0.11×10<5>V/cm),极化子和激子相遇后会复合到一起形成荷电激发态。(2)在中等强度的电场下(0.12×10<5>V/cm≤E<,0>2.7×10<5>/cm),极化子和激子相遇后彼此穿过对方,并在它们的碰撞点发生了相移。碰撞过程引起了较剧烈的幅模振荡,能隙中出现振荡的局域能级,表明有新的局域电子态产生。极化子与三重态激子的碰撞过程中单态激子的产率非常小(~1%)。(3)在强电场下(E<,0>≥2.8×10<5>V/cm),极化子和激子碰撞后极化子会被解体,激子的位形基本保持不变。