共軛高聚物中雜質(zhì)分布的研究.pdf

1、導(dǎo)電高聚物（又稱導(dǎo)電有機(jī)高分子）憑借質(zhì)量輕、價格低、易加工等特性引起人們極大的研究興趣。目前為止，人們利用高聚物材料研制了許多有機(jī)光電子器件，有機(jī)磁性材料和納米材料等。隨著研究的逐步深入，人們發(fā)現(xiàn)雜質(zhì)或缺陷在有機(jī)材料的實際應(yīng)用中起著重要的作用，它們不僅能夠大大改善有機(jī)共軛高聚物的導(dǎo)電性能，還對有機(jī)晶格的幾何結(jié)構(gòu)、晶格振動模式、激子穩(wěn)定性以及磁學(xué)和光學(xué)特性產(chǎn)生重要的影響。
　　摻雜能夠使有機(jī)聚合物材料顯示出良好的導(dǎo)電性能，而有機(jī)材料

2、在應(yīng)用過程中又因為材料的多樣性及摻雜條件的復(fù)雜性呈現(xiàn)出各自不同的特點(diǎn)。眾所周知，無機(jī)半導(dǎo)體導(dǎo)電，其載流子主要是電子或空穴，而摻雜后的有機(jī)高聚物作為新型的導(dǎo)電材料，其中的主要載流子不再是空穴或電子，而是與晶格振動耦合在一起的元激發(fā)——孤子，反孤子，極化子和大極化子等復(fù)合粒子。不同復(fù)合粒子所對應(yīng)的晶格具有不同的形態(tài)，而晶格形態(tài)同雜質(zhì)之間的相互作用往往不能忽略，這個相互作用將會影響雜質(zhì)在聚合物鏈上的分布。雖然在實際情況中，雜質(zhì)相對于高聚物鏈存

3、在一定的距離，但是雜質(zhì)勢對高聚物鏈的作用可以看作是局域在高聚物鏈品格格點(diǎn)上的吸引勢或排斥勢。當(dāng)摻低濃度雜質(zhì)時，可以認(rèn)為在每一條高聚物鏈中雜質(zhì)勢僅局域在某一個格點(diǎn)上;當(dāng)摻高濃度雜質(zhì)時，由于單條高聚物鏈上可能出現(xiàn)多個雜質(zhì)，則認(rèn)為在每一條高聚物鏈中雜質(zhì)勢局域在多個格點(diǎn)上。因此，摻雜濃度將影響雜質(zhì)在共聚物鏈上的分布情況。
　　本文基于緊束縛近似模型，并采用絕熱近似下的自洽迭代計算方法通過計算在不同晶格形態(tài)以及高低濃度摻雜效應(yīng)下體系絕熱能量

4、的改變量，從而獲得共軛高分子在延展方向上的雜質(zhì)分布規(guī)律。通過對摻雜條件的控制，可為實驗上對操控雜質(zhì)在共軛高聚物中的分布提供相應(yīng)的幫助。
　　第一章，主要介紹導(dǎo)電高聚物的結(jié)構(gòu)和一維體系的派爾斯相變理論。
　　第二章，介紹研究一維高聚物體系所應(yīng)用的理論模型——Su-Schrieffer-Heeger模型（簡稱SSH1模型）及絕熱近似方法。
　　第三章，基于SSH理論模型和自洽計算數(shù)值方法通過計算在不同晶格形態(tài)以及高低濃度摻

5、雜效應(yīng)下體系絕熱能量的改變量，先討論低濃度摻雜對同一晶格形態(tài)的聚合物鏈在不同帶電性狀態(tài)下的穩(wěn)定性的影響;接著討論不同晶格形態(tài)的高聚物鏈對低濃度雜質(zhì)分布的影響規(guī)律;最后討論較高濃度雜質(zhì)沿在高聚物鏈延展方向上分布的一般規(guī)律。計算結(jié)果表明:(1)雜質(zhì)在高聚物鏈軸向上的分布不僅受雜質(zhì)勢強(qiáng)度及性質(zhì)影響，還受到高聚物鏈帶電性的影響。雜質(zhì)勢強(qiáng)度決定雜質(zhì)穩(wěn)定分布區(qū)域的大小，即在中心區(qū)，雜質(zhì)傾向于均勻分布，而在鏈端區(qū)和過渡區(qū)，雜質(zhì)會聚集成疇;(2)由于孤