电声耦合对有机聚合物输运性质的影响

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有机聚合物大多具有准一维结构,分子内存在着很强的电-声相互作用,电子和晶格原子之间相互影响,电子注入会诱导晶格畸变,晶格结构改变又会影响电子输运过程,因此这在很大程度上决定着有机聚合物的电子输运、发光等物理性质,是人们理解和研究有机聚合物输运特性的重要方面。本文基于紧束缚的Su-Schrieffer-Heeger(SSH)模型,利用非绝热分子动力学的方法,研究了开放体系三明治结构中电声耦合对载流子输运性质的影响。  我们首先对非绝热分子动力学和非平衡格林函数这两种方法的计算结果进行比较,从而验证利用分子动力学方法来处理开放体系输运问题的可行性和正确性。然后利用分子动力学方法研究了当体系达到稳态时,电声耦合对分子器件伏安特性曲线的影响,计算结果表明:随着电声耦合的增加,体系的输运电流逐渐减小。电声耦合的引入,加入了品格原子对电子的散射作用,随着电声耦合的增强,晶格对电子的散射作用变大,电子不易通过中间有机分子,所以输运电流变小。在电极费米面逐渐靠近共振能级的过程中,电声耦合对电流的影响程度逐渐变大;当到达共振能级附近时,电声耦合对电流的影响最大。同时,我们还发现:在我们考虑的偏压范围内,随着中间有机分子长度的增加会出现电流平台,电声耦合的加入导致电流平台下降,使输运电流呈现出更加明显的台阶型变化趋势。  我们还研究了当体系为任意瞬时态时,电声耦合引起的晶格畸变对载流子输运性质的影响。计算结果表明:由于电声耦合的引入,晶格原子结构发生改变,体系的输运电流出现一定程度的波动,并且波动幅度随着电声耦合的增强而增大。相应的,晶格原子的能量也发生振荡,随着电声耦合的增强,即晶格原子与电子的相互作用增加,导致品格原子的能量振荡幅度变大。结合输运电流和晶格能量的变化曲线可以得到,近似均匀的晶格结构类似于金属结构,能隙较小,电子容易通过有机分予,输运电流较大;而二聚化的晶格结构能隙较大,电子不容易通过有机分子,输运电流较小。
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