π共轭和氮杂类有机半导体材料载流子传输性质研究
发布时间：2021-05-19 19:59
在论文中,以量子力学计算方法为研究基础,采用密度泛函理论和Marcus-Hush转移理论模型模拟了π共轭和氮杂类有机半导体材料分子的载流子传输性质。论文主要包含下面的五个部分。（1）嵌二萘衍生物是一种应用广泛的有机半导体材料分子。研究了12种在中心骨架分子不同的位置上引入不同数量取代基的嵌二萘衍生物分子的载流子迁移性质,基于分子单晶结构和不连续的电荷跳跃传输模型计算了晶体的载流子迁移率,揭露分子自身结构变化和迁移率之间的关系。其中在2,7位置上引入二苯基取代的嵌二萘衍生物分子的空穴迁移率高达2.95 cm2 V-11 s-1,在4,5位置引入噻二唑嵌二萘衍生物的电子迁移率达到6.24 cm2 V-11 s-1。计算结果和实验数据是一致的,说明Marcus模拟传输模型对于嵌二萘衍生物的计算是适用的。结论认为有机半导体分子中的电荷传输性质受到分子上引入的取代基团影响。（2）使用量化计算方法探究电荷传输机制对于分子的晶体堆积结构的定向依赖性。高转移积分和低重组能...
【文章来源】：河南师范大学河南省
【文章页数】：156 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 前言
1.1 有机半导体材料的发展历程
1.2 应用有机半导体传输材料的光电器件
1.2.1 有机场效应晶体管(OFET)
1.2.2 有机光伏太阳能电池(OPV)
1.2.3 有机发光二极管(OLED)
1.3 有机半导体材料的分类
1.3.1 空穴(p型)传输材料
1.3.2 电子(n型)传输材料
1.3.3 双极性传输材料
1.4 选题的研究意义和内容
1.4.1 研究意义
1.4.2 研究内容
第二章 理论基础和计算模型
2.1 量子力学理论基础
2.1.1 量子力学中的五个基本假设
2.1.2 密度泛函理论(Density Functional Theory DFT)和含时密度泛函理论(TDDFT)
2.2 光物理和光化学过程
2.2.1 光物理过程
2.2.2 光化学过程
2.3 有机材料中分子间载流子传输模型
2.3.1 能带模型(band like model)
2.3.2 跳跃模型(hopping model)
2.3.3 极化子模型(polaron model)
2.4 二聚体中相互作用分解过程(EDA)
2.5 计算软件介绍
2.5.1 Materials Studio(MS)
2.5.2 Gaussian16(高斯16)
2.5.3 DUSHIN
2.5.4 Amsterdam Density Functional(ADF)
第三章 嵌二萘衍生物电荷传输性能的研究
3.1 理论方法和计算模型
3.1.1 计算模型
3.1.2 电荷转移积分
3.1.3 重组能
3.2 结果和讨论
3.2.1 前线分子轨道,电离势和亲和势
3.2.2 重组能分析
3.2.3 迁移积分分析
3.2.4 各向异性迁移率
3.3 本章小结
第四章 π共轭有机分子各向异性载流子传输机制研究
4.1 理论方法
4.2 结果和讨论
4.2.1 分子轨道MOs,IPs,EAs和重组能分析
4.2.2 分子堆积结构和迁移积分
4.2.3 载流子各向异性迁移率
4.3 本章小结
第五章 堆积结构和分子间相互作用对电荷传输性质的影响
5.1 理论方法和计算细节
5.1.1 计算软件
5.1.2 理论方法
5.2 模拟结果和讨论
5.2.1 重组能和前线分子轨道能量
5.2.2 典型的分子堆积结构模型
5.2.3 模拟的跃迁结构和载流子迁移率
5.2.4 AB和它的类似物的分子间相互作用分析
5.2.5 氢键相互作用分析
5.2.6 相互作用能量分解
5.3 本章小结
第六章 二聚体跃迁类型和吸电子基团对1,3,6,8取代的四氮杂芘衍生物传输性能的影响
6.1 计算模型和细节
6.1.1 计算模型
6.1.2 计算细节
6.2 结果和讨论
6.2.1 HOMO和 LUMO、电离势IP、亲和势EA和重组能
6.2.2 电荷转移积分,ETS-NOCV轨道分析和键能量化分解
6.3 跃迁结构,载流子迁移率和光物理性质
6.4 本章小结
第七章 复合物分子晶体中的载流子传输和金属传导性质研究
7.1 理论分析和计算方法
7.1.1 键能分解分析(EDA)和ETS-NOCV方法
7.1.2 载流子计算方法
7.1.3 复合物界面的电阻计算
7.2 结果和讨论
7.2.1 电荷转移的量化计算结果
7.2.2 分子间相互作用的分解
7.2.3 电荷传输迁移率的计算
7.2.4 在复合物分子界面上的电阻
7.3 本章小结
第八章 总结与展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
本文编号：3196357
【文章来源】：河南师范大学河南省
【文章页数】：156 页
【学位级别】：博士
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摘要
ABSTRACT
第一章 前言
1.1 有机半导体材料的发展历程
1.2 应用有机半导体传输材料的光电器件
1.2.1 有机场效应晶体管(OFET)
1.2.2 有机光伏太阳能电池(OPV)
1.2.3 有机发光二极管(OLED)
1.3 有机半导体材料的分类
1.3.1 空穴(p型)传输材料
1.3.2 电子(n型)传输材料
1.3.3 双极性传输材料
1.4 选题的研究意义和内容
1.4.1 研究意义
1.4.2 研究内容
第二章 理论基础和计算模型
2.1 量子力学理论基础
2.1.1 量子力学中的五个基本假设
2.1.2 密度泛函理论(Density Functional Theory DFT)和含时密度泛函理论(TDDFT)
2.2 光物理和光化学过程
2.2.1 光物理过程
2.2.2 光化学过程
2.3 有机材料中分子间载流子传输模型
2.3.1 能带模型(band like model)
2.3.2 跳跃模型(hopping model)
2.3.3 极化子模型(polaron model)
2.4 二聚体中相互作用分解过程(EDA)
2.5 计算软件介绍
2.5.1 Materials Studio(MS)
2.5.2 Gaussian16(高斯16)
2.5.3 DUSHIN
2.5.4 Amsterdam Density Functional(ADF)
第三章 嵌二萘衍生物电荷传输性能的研究
3.1 理论方法和计算模型
3.1.1 计算模型
3.1.2 电荷转移积分
3.1.3 重组能
3.2 结果和讨论
3.2.1 前线分子轨道,电离势和亲和势
3.2.2 重组能分析
3.2.3 迁移积分分析
3.2.4 各向异性迁移率
3.3 本章小结
第四章 π共轭有机分子各向异性载流子传输机制研究
4.1 理论方法
4.2 结果和讨论
4.2.1 分子轨道MOs,IPs,EAs和重组能分析
4.2.2 分子堆积结构和迁移积分
4.2.3 载流子各向异性迁移率
4.3 本章小结
第五章 堆积结构和分子间相互作用对电荷传输性质的影响
5.1 理论方法和计算细节
5.1.1 计算软件
5.1.2 理论方法
5.2 模拟结果和讨论
5.2.1 重组能和前线分子轨道能量
5.2.2 典型的分子堆积结构模型
5.2.3 模拟的跃迁结构和载流子迁移率
5.2.4 AB和它的类似物的分子间相互作用分析
5.2.5 氢键相互作用分析
5.2.6 相互作用能量分解
5.3 本章小结
第六章 二聚体跃迁类型和吸电子基团对1,3,6,8取代的四氮杂芘衍生物传输性能的影响
6.1 计算模型和细节
6.1.1 计算模型
6.1.2 计算细节
6.2 结果和讨论
6.2.1 HOMO和 LUMO、电离势IP、亲和势EA和重组能
6.2.2 电荷转移积分,ETS-NOCV轨道分析和键能量化分解
6.3 跃迁结构,载流子迁移率和光物理性质
6.4 本章小结
第七章 复合物分子晶体中的载流子传输和金属传导性质研究
7.1 理论分析和计算方法
7.1.1 键能分解分析(EDA)和ETS-NOCV方法
7.1.2 载流子计算方法
7.1.3 复合物界面的电阻计算
7.2 结果和讨论
7.2.1 电荷转移的量化计算结果
7.2.2 分子间相互作用的分解
7.2.3 电荷传输迁移率的计算
7.2.4 在复合物分子界面上的电阻
7.3 本章小结
第八章 总结与展望
参考文献
致谢
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本文编号：3196357
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