《有機半導體材料中載流子傳輸的理論研究》是依託復旦大學，由吳長勤擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：有機半導體材料中載流子傳輸的理論研究
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：吳長勤
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
有機半導體光電磁器件研究既有廣闊的套用前景也蘊含新的物理機理。實驗事實表明有機半導體材料中的電荷輸運呈現有別於傳統無機半導體的非尋常特性，其自旋傳輸則具有相當長的相干時間。針對這些特性，其電荷傳輸機理的理論研究既可豐富物理的認識，也有助於新材料和新器件研製。本項目擬(1)在量子-經典混合的電-聲相互作用模型中，唯像補充載流子動力學過程中的退相干和能級弛豫，以符合近平衡的Boltzmann分布，並實現對電場的直流回響及遷移率的計算；(2)從全量子的電-聲相互作用模型出發，研究載流子動力學過程中的退相干和能級弛豫；結合上述唯像研究，全面認識有機半導體材料中載流子輸運的自洽物理圖像；(3)建立包含載流子自旋相互作用的躍遷模型，研究載流子在分子間的非相干躍遷與自旋相互作用的微觀機理，探討自旋相干運動和載流子非相干躍遷結合導致的新現象和新效應，包括磁場效應及其產生的物理條件和材料特性。
結題摘要
有機半導體光電磁器件研究既有廣闊的套用前景也蘊含新的物理機理。實驗事實表明有機半導體材料中的電荷輸運呈現有別於傳統無機半導體的非尋常特性，從而揭示有機晶體電荷傳輸所具有的物理機制。動力學無序模型在理解有機晶體的電荷傳輸在一定程度上取得了成功，但在處理電聲相互作用時，分子的振動通常都作經典處理，並忽略電子與晶格位形(經典路徑)的量子糾纏，即晶格的經典路徑只有一條，這就是通常的所謂Ehrenfest動力學。在Ehrenfest動力學過程中，我們會看到由於過於相干性（退相干過程的忽略），系統會偏離熱平衡。而偏離熱平衡的系統將違反線性回響理論的漲落-耗散定理及由此導致的擴散係數和遷移率的Einstein關係，即由計算電荷的擴散係數再通過Einstein關係給出電荷遷移率是不對的。事實上在Ehrenfest動力學過程中，系統對外電場的直流回響消失，這就是退相干機制消失的必然後果。本課題最主要的成果就是在上述Ehrenfest動力學中，正確引入丟失的退相干和能量弛豫過程，使得電荷的動力學演化過程中，能夠保持處於熱力學近平衡狀態，這樣就可以看到電荷在外電場下有沿電場的漂移，即存在外電場的直流回響。進一步只要電場不太大，這一近平衡狀態始終保持，其體現就是電荷的擴散係數和遷移率滿足Einstein關係。為理解電荷輸運過程中量子退相干過程的物理機理，本課題針對性地研究二能級系統在外部環境（熱庫）作用下的物理（相干性、關聯和傳輸等），特別是討論在較強相互作用情況下的物理，為此發展了一種超越傳統微擾理論的方法，研究了二能級的Green函式，得到在整個溫度區域、相互作用強度和不同環境條件下適用的結果。
