共軛聚合物鏈中光激發過程的無序效應*

傅聰 葉夢浩 趙暉? 陳宇光 鄢永紅

1) (同濟大學物理科學與工程學院， 先進微結構材料教育部重點實驗室， 上海 200092)

2) (紹興文理學院數理信息學院， 紹興 312000)

應用包含鏈內無序和電子關聯的Su-Schriffer-Heeger模型， 研究了共軛聚合物鏈中無序效應在光激發演化過程中的作用， 尤其是對激子產率的影響.采用multi-configurational time-dependent Hartree—Fock方法處理電子部分的含時Schr?dinger方程， 而晶格部分的運動則由經典的牛頓方程決定.研究發現， 加入無序后， 光激發弛豫后的產物與純凈聚合物鏈中有著定性的不同.相比于純凈聚合物中光激發下會有一定的概率直接生成極化子對， 考慮無序效應后則更趨向于生成激子， 并且激子的產率很大程度上依賴于無序的類型和強度.另外還研究了電子-電子相互作用和共軛鏈長度對激子產率的影響.

1 引 言

自從1977年Shirakawa等[1]發現通過摻雜可以將聚乙炔從絕緣體轉變成導體后， 共軛聚合物領域得到了迅速的發展.近年來， 共軛聚合物由于具有良好的導電性能和發光效率[2]， 已經成為一類新型電子器件的基礎， 被廣泛運用到光電(電光)器件中， 例如有機發光二極管[3]、有機場效應管[4]以及聚合物太陽能電池[5]等.由于有機聚合物材料中普遍存在著較強的電子-聲子相互作用， 電荷的注入或光激發會誘導生成孤子、極化子、激子等非線性元激發.這些元激發在很大程度上決定了材料的光、電、磁等物理性質， 是理解有機材料性質和改善器件性能的重要依據.

在過去的幾十年……