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《浙江师范大学》 2015年
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光激发下共轭聚合物中激子形成与载流子输运的动力学机制的研究

王聪  
【摘要】:共轭聚合物在半导体行业中有着诸多应用:聚合物发光二极管,聚合物场效应管和聚合物太阳能电池。聚合物太阳能的研究随着人们对环境保护以及新能源意识的加强而得到了诸多的关注。本文的讨论也针对Alan Heeger对聚合物太阳能电池研究中的两个结果展开:(1)激子的形成过程;(2)带电载流子的输运。运用分子动力学方法可以用来揭示激子形成的过程,其可以被分解为两个部分:电子空穴对的局域和弛豫。在光激发的作用下,电子的跃迁促使电子空穴对迅速形成与局域,并引起了聚合物体系的能量发生剧烈的变化。40飞秒后,在这种变化下使得光激发过程进入第二个阶段:弛豫。体系的总能量,晶格的能量和电子的能量在弛豫过程进行到850飞秒的时候达到稳定值,此时的晶格位型和电子空穴对依然保持局域状态,这个能量保持稳定的局域状态称为激子态。因为电子空穴的局域早于激子的形成,所以在聚合物太阳能电池中电子空穴对极有可能在激子形成之前就发生了分离。全文以第一作者发表于Journal of Physical Chemistry B。在体异质结聚合物太阳能电池,激子在异质结中分离后,一个带有负电荷的极化子沿着聚合物链输运到受体处,这个过程对在聚合物太阳能电池中载流子的输运性质有重要影响。在负极化子输运的过程中,由于外界光激发的作用,极化子会被激发而形成局域,并伴随键长的改变。激发后的极化子的输运速度对比处于基态的极化子而言变慢了。此外,极化子在聚合物链上输运的速率极大的受到光激发作用的影响,光强的增大会导致被激发的极化子的局域化更深,从而降低了极化子输运的速率。总之,聚合物太阳能电池中深度自陷的载流子给了纳米尺度下的储存和成像设备提供了启示。全文以第一作者发表于Nanoscale。
【学位授予单位】:浙江师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:O631;TM914.4

【参考文献】
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