侧基取代及非线性电声耦合对极化子动力学性质的影响

论文摘要

本文基于一维紧束缚SSH模型,采用非绝热动力学演化方法,研究了侧基取代、杂质势及非线性电声耦合对极化子性质的影响:1、SSH模型仅包含了线性电声相互作用,即仅依赖于键长变化的一阶项,而晶格的弹性势能依赖于键长变化的平方,考虑到电声相互作用的二次项与晶格势能在同一量级,因此,研究非线性(特别是二阶项)电声耦合作用是必要的。我们研究了SSH模型中二阶项对聚合物中极化子静态和动力学性质的影响:静态性质,随着二阶项系数的增加,二聚化越来越大,能隙越来越宽,极化子的局域性不断增强,而带宽几乎没有变化。动力学性质,二阶项的加入对极化子的运动有明显的影响。随着的增大,极化子的运动速度不断减小,而且极化子解离电场也不断增大。这些研究都表明非线性项增强了电声耦合作用。2、分别研究了含有杂质和侧基取代的聚合物中极化子的动力学性质:(1)含有杂质的聚合物中,电子极化子和空穴极化子的速度会受到杂质的影响。对于杂质势大于零的情况,电子极化子速度先减小后增大,而空穴极化子速度先增大后减小;电子极化子和空穴极化子运动速度也受到杂质离子数目的影响,当杂质离子个数较少时,对电子极化子和空穴极化子的速度影响都较小,而当杂质个数增多时,杂质对电子极化子和空穴极化子的平均速度影响较大;另外杂质势强度也会影响极化子的速度,杂质势越大,平均速度越小,极化子越难越过杂质区域,当杂质势增加到一定程度时,极化子不能越过杂质区域,只能在其附近做振荡运动。(2)含有侧基取代的聚合物中极化子动力学研究表明:对于在位能大于零的情况,如果我们使侧基上电子占据的自旋和电子(空穴)极化子局域能级上单电子占据情况相同,当极化子通过侧基区域时,电子极化子的速度几乎没有变化,空穴极化子速度随侧基取代数目的增加而减小;当在位能小于零时,情况刚好相反。如果使侧基上电子占据的自旋和电子(空穴)极化子局域能级上单电子占据情况相反,无论在位能大于零还是小于零,电子极化子和空穴极化子都会受到在位能的影响。另外极化子的速度还会受到侧基跃迁积分的影响:随着跃迁积分的增大,电子极化子平均速度不断减小,空穴极化子平均速度不断增加。3、研究了侧基取代诱导的晶格畸变在外电场作用的退钉扎作用:(1)由于侧基跃迁积分和在位能的影响,侧基在主链上诱导晶格畸变,在能级中间会形成两条类似于极化子的局域能级。晶格畸变与跃迁积分大小有关,跃迁积分越大,形成的缺陷局域性越强。(2)适当的电场可以使该晶格畸变脱离侧基束缚而在链上以一定的速度运动,跃迁积分越大,所需的脱离电场也越大。对于一定的跃迁积分和在位能,当电场增大到一定程度时,晶格畸变会解体。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 有机共轭聚合物研究现状及特点
• 1.2 有机共轭聚合物的结构特点
• 1.3 有机共轭聚合物中的载流子
• 1.4 研究动机
• 2 模型和方法
• 2.1 SSH 模型
• 2.2 聚合物中的数值计算方法
• 3 电子-晶格耦合非线性项对极化子性质的影响
• 3.1 静态结果与讨论
• 3.2 动力学结果与讨论
• 3.3 小结
• 4 含有杂质或侧基取代的聚合物中极化子动力学性质
• 4.1 含有杂质的聚合物中极化子动力学性质
• 4.2 侧基取代聚合物中极化子的动力学性质
• 5 对侧基诱导的晶格缺陷的反钉扎研究
• 5.1 静态结果与讨论
• 5.2 动力学结果与讨论
• 5.3 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间取得的科研成果清单