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有机半导体作为新型的光电材料受到人们越来越多的关注。有机共轭聚合物和有机分子晶体是有机半导体的重要组成部分,其中有机分子晶体由于其具有高度有序性以及较高的载流子迁移率等诸多优点成为人们近些年来研究的热点。
系统各个物理参数影响有机分子晶体中极化子的输运机制,研究有机分子晶体中的极化子动力学性质成为重要的研究课题之一。本文基于Holstein模型,采用非绝热的分子动力学方法以及无量纲处理方法,研究了有机分子晶体中电-声耦合强度,声子振动频率以及电场强度对极化子动力学性质的影响。研究结果如下:
1.当各个物理参数(电-声耦合强度λ,声子振动频率ω,电场强度F0)强度均适中时,体系形成极化子,极化子在外加电场下做平移运动,最终达到稳定速度,同时形成稳定的电流密度,并且电流密度与极化子速度在数值上相等。
2.固定ω和F0于适中强度,改变电-声耦合强度λ,研究电-声耦合强度λ对极化子动力学性质的影响,发现当电-声耦合很弱时,体系为自由电子运动;当电-声耦合强度适中时,系统形成的极化子具有稳定速度,并且极化子稳定速度随着电-声耦合的增大而减小;当电-声耦合很强时,电子被束缚在初始格点位置附近做微小振荡。
3.固定λ和F0于适中强度,改变声子振动频率ω,研究声子振动频率ω对极化子动力学性质的影响,发现当声子振动频率很小时,电子被束缚在缺陷里做微小阻尼振荡;当声子振动频率适中时,系统形成的极化子具有稳定速度,并且极化子稳定速度随着声子振动频率的增大而增大;当声子振动频率很大时,为自由电子的运动。
4.固定λ和ω于适中强度,改变电场强度F0,研究电场强度F0对极化子动力学性质的影响,发现当电场很小时,体系电流为零;当电场强度适中时,系统形成的极化子具有稳定速度,并且极化子稳定速度随着电场强度的增加而增加;当电场很大时,极化子发生解离,为自由电子的运动。
这一研究使我们对有机分子晶体中各个系统参数对极化子输运性质的影响有了更深入的了解,为有机光电器件的研发与设计提供了理论基础。