若干并苯衍生物有機半導體材料中載流子傳輸性能的理論研究.pdf

1、單位代碼10476學號715021830l1分類號064lIIILIIIIIIILIIIIIILL【Y3437381。’，河南衙箏云大馨，碩士學位論文若干并苯衍生物有機半導體材料中載流子傳輸性能的理論研究學科、，專業(yè)：物理學、原子與分子物理研究方向：有機半導體一申請學位類另0：理學碩士‘申請人。：史亞婷‘指導教師：翟紅生博士‘劉玉芳教授一一二O一八年五月摘要有機薄膜晶體管、有機場效應晶體管和有機發(fā)光二極管等多種現(xiàn)代電子器件的性能都與有機

2、半導體中載流子傳輸性質(zhì)有密切的關(guān)系。想要獲得高性能的電子器件，就要先獲得擁有高遷移率的有機半導體材料分子。如何獲得高效率的有機半導體分子，是目前理論計算現(xiàn)狀的挑戰(zhàn)。本論文采用基于密度泛函理論方法，對新型的并苯衍生物有機半導體分子的堆積結(jié)構(gòu)和本征載流子傳輸性質(zhì)結(jié)合MarcusHush電荷轉(zhuǎn)移方法進行理論計算并分析影響因素。首先介紹了本文中的理論方法，以及計算所使用的軟件包。本文采用了簡單不連續(xù)的躍遷模型，利用密度泛函理論、含時密度泛函理論

3、研究了在中性態(tài)和帶電荷態(tài)下的結(jié)構(gòu)，從而得到重組能、前線分子軌道、垂直電離勢、電子親和勢和吸收光譜。然后介紹。了采用MarCus電荷轉(zhuǎn)移理論結(jié)合愛因斯坦公式計算獲得衍生物有機半導體分子的遷移率的理論基礎。其次研究了并三苯的同分異構(gòu)體衍生物PAHl、PAI12兩個分子的遷移性質(zhì)。結(jié)果表明以并三苯為核心骨架的平面性對分子的電荷轉(zhuǎn)移遷移率也有影響。在兩種并三苯衍生物分子中，平面性較好的PAH2分子比扭曲性較大的PAHl的空穴遷移率大，達到014

4、3cm2V1‘’S1出現(xiàn)在角度為00和1800的位置，表現(xiàn)出良好的p型有機半導體性質(zhì)。在兩種衍生物分子中，化合物PAHl的空穴遷移率和電子遷移率數(shù)值分別是0011cm2V1s以和0040cm2V1s1，扭曲的的核心結(jié)構(gòu)導致PAHl遷移率都小于PAI12的遷移率。分析了兩種衍生物的分子間相互作用，面對面的兀71；相互作用對相鄰分子間電荷轉(zhuǎn)移的影響很大。最后探討了以并四苯為核心的四種鹵代物CT、BT、DCT和TCT及四種氰基取代衍生物CNT

5、、DNTl、DNT2和DNT3等并四苯的衍生物的載流子遷移性能。分組對比了取代基的不同位置、不同種類和不同數(shù)量對單晶結(jié)構(gòu)及分子堆積方式的變化，從而對有機分子的結(jié)構(gòu)和遷移率之間關(guān)系的理論研究?；趯嶒灪铣傻木w模型，理論模擬計算了遷移率的相關(guān)參數(shù)及其數(shù)值。計算了前線分子軌道能級，獲得的理論值與實驗值相差不大，說明本文使用計算基組泛函是可靠有效的。計算結(jié)果顯示，／＼種衍生物的空穴遷移率都大于各自的電子遷移率，與實驗預測的結(jié)果相同，顯示出很強