导电高聚物中载流子的输运动力学研究

摘要

近几十年来,特别是八十年代,高聚物(又称有机高分子)的研究取得了飞快的发展,尤其是导电高聚物的发展。导电高聚物之所以飞速发展有以下几个方面因为:一是作为新型的导电材料既有相当于金属的导电性又有廉价低廉、轻便特性。二是对于高聚物导电机理提出了一些新的物理概念。正是这些因为导电高聚物的研究引起了人们极大兴趣。直到目前为止,人们已经利用高聚物材料研制了许多有机光电子器件,例如发光二极管,场效应管等。
　　 基于有机光电子器件结构,向有机物体系注入电子或者空穴,聚合物链中将形成极化子,当沿着高聚物链加上一个电场,极化子将在电场力的作用下沿链运动。本文用非绝热动力学方法重点讨论了电场力作用下极化子的形成及输运过程。
　　 第一章,主要介绍了导电高聚物的结构以及一维体系的派尔斯相变理论。
　　 第二章,叙述了研究一维高聚物体系所应用的理论模型--Su-Schrieffer-Heeger模型(简称SSH模型)及动力学方法。
　　 第三章,用动力学方法讨论了极化子在强弱电场作用下动力学过程,在有机物/金属结构中主要考虑两个过程:极化子电荷在有机物链上输运及跃迁到金属电极的过程。计算结果表明:(1)弱电场下,极化子沿着有机物链运动到链端,但没有足够的能量跃迁到金属电极上,此时可以调节合适的耦合系数使得极化子电荷跃迁到金属电极上。并且还讨论了极化子在有机物链上运动时速度变化与电场强弱的关系。(2)强电场下,极化子运动到链端后,随着时间的弛豫,极化子电荷最终跃迁到金属电极上。此外还分析了金属费米面的高低对极化子电荷跃迁到金属电极上的影响。
　　 第四章总结与展望

目录

文摘

英文文摘

第1章 导电高聚物的介绍

1.1 导电高聚物

1.2 常见导电高聚物的结构

1.3 一维体系的电导及Peiris相变

1.4 导电高聚物的载流子之一--极化子

1.5 极化子的结构

第2章 理论模型和研究方法

2.1 引言

2.2 理论模型--SSH模型

2.3 电子晶格耦合方程

2.4 动力学方法

第3章 导电高聚物载流子输运动力学分析与结果讨论

3.1 引言

3.2 外加电场下电荷在有机物链上的输运

3.2.1 弱电场的情形

3.2.2 中强电场的情形

3.2.3 强电场的情形

3.3 外加电场下极化子电荷从有机物跃迁到金属电极的过程

3.3.1 弱电场下跃迁过程

3.3.2 中强电场下跃迁过程

3.3.3 提高金属费米能级,极化子电荷从有机物链跃迁到金属电极的过程

第4章 总结与展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢